5G-Einsatz optischer Modulanwendungen
Die Mobilkommunikationstechnologie der 5. Generation, abgekürzt als 5G, ist eine neue Generation der Breitband-Mobilkommunikationstechnologie mit den Merkmalen hoher Geschwindigkeit, geringer Latenz und umfassender Konnektivität. Die 5G-Kommunikationsinfrastruktur ist die Netzwerkinfrastruktur für die Verbindung von Mensch, Maschine und Objekt.
Die Internationale Fernmeldeunion (ITU) definiert drei Hauptanwendungsszenarien für 5G: Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra Reliable Low Latency Communication (uRLLC) und Massive Machine Type of Communication (mMTC). eMBB zielt hauptsächlich auf das explosionsartige Wachstum des mobilen Internetverkehrs ab und bietet mobilen Internetnutzern ein extremeres Anwendungserlebnis. uRLLC richtet sich hauptsächlich an vertikale Industrieanwendungen wie industrielle Steuerung, Telemedizin und autonomes Fahren, die extrem hohe Anforderungen an Zeitverzögerung und Zuverlässigkeit stellen; mMTC zielt hauptsächlich auf Anwendungen wie Smart Cities, Smart Homes und Umweltüberwachung ab, die auf Sensorik und Datenerfassung abzielen.
Mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie ist das 5G-Netzwerk zu einem der heißen Themen im heutigen Kommunikationsbereich geworden. Die 5G-Technologie wird uns nicht nur schnellere Datenübertragungsgeschwindigkeiten ermöglichen, sondern auch mehr Verbindungen zwischen Geräten unterstützen und so mehr Möglichkeiten für zukünftige Smart Cities, autonome Fahrzeuge und das Internet der Dinge schaffen. Hinter dem 5G-Netzwerk stehen jedoch viele Schlüsseltechnologien und Geräteunterstützung, darunter das optische Modul.
Das optische Modul ist die Kernkomponente der optischen Kommunikation, die hauptsächlich die fotoelektrische Umwandlung vervollständigt, das sendende Ende wandelt das elektrische Signal in ein optisches Signal um und das empfangende Ende wandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal um. Als Kerngerät werden optische Module häufig in Kommunikationsgeräten verwendet und sind der Schlüssel zur Realisierung einer hohen Bandbreite, geringer Verzögerung und einer breiten Verbindung von 5G.
Verbindung zur Basisstation: 5G-Basisstationen befinden sich normalerweise in Hochhäusern, Telekommunikationstürmen und anderen Orten und müssen Daten schnell und zuverlässig an Benutzergeräte übertragen. Optische Module können eine Datenübertragung mit hoher Geschwindigkeit und geringer Latenz ermöglichen und so sicherstellen, dass Benutzer auf hochwertige Kommunikationsdienste zugreifen können.
Konnektivität für Rechenzentren: Rechenzentren können große Datenmengen speichern und verarbeiten, um den Benutzeranforderungen gerecht zu werden. Optische Module dienen der Verbindung zwischen verschiedenen Rechenzentren sowie zwischen Rechenzentren und Basisstationen und sorgen so dafür, dass Daten schnell und effizient übertragen werden können.
Die Gesamtstruktur der Kommunikationsnetze für Telekommunikationsbetreiber umfasst in der Regel Backbone-Netze und Metropolitan Area Networks. Das Backbone-Netzwerk ist das Kernnetzwerk des Betreibers, und das Stadtgebietsnetzwerk kann in Kernschicht, Aggregationsschicht und Zugriffsschicht unterteilt werden. Telekommunikationsbetreiber bauen in der Zugangsschicht eine große Anzahl von Kommunikationsbasisstationen auf, die Netzwerksignale an verschiedene Bereiche weiterleiten und Benutzern den Zugriff auf das Netzwerk ermöglichen. Gleichzeitig übertragen Kommunikationsbasisstationen Benutzerdaten über die Metropolitan Aggregation Layer und das Core Layer-Netzwerk zurück an das Backbone-Netzwerk der Telekommunikationsbetreiber.
Um den Anforderungen hoher Bandbreite, geringer Latenz und breiter Abdeckung gerecht zu werden, hat sich die 5G-RAN-Architektur (Wireless Access Network) aus einer zweistufigen Struktur aus 4G-Basisbandverarbeitungseinheit (BBU) und Hochfrequenz-Auszugseinheit entwickelt ( RRU) zu einer dreistufigen Struktur aus zentralisierter Einheit (CU), verteilter Einheit (DU) und aktiver Antenneneinheit (AAU). Die 5G-Basisstationsausrüstung integriert die ursprüngliche RRU-Ausrüstung und Antennenausrüstung von 4G in eine neue AAU-Ausrüstung, während sie die ursprüngliche BBU-Ausrüstung von 4G in DU- und CU-Ausrüstung aufteilt. Im 5G-Trägernetzwerk bilden die AAU- und DU-Geräte eine Vorwärtsübertragung, die DU- und CU-Geräte eine Zwischenübertragung und das CU- und Backbone-Netzwerk eine Backhaul-Übertragung.
Die von 5G-Basisstationen verwendete Drei-Ebenen-Architektur fügt im Vergleich zur Zwei-Ebenen-Architektur von 4G-Basisstationen eine Schicht optischer Übertragungsverbindung hinzu, und die Anzahl der optischen Ports nimmt zu, sodass auch die Nachfrage nach optischen Modulen steigt.
1. Metro-Zugangsschicht:
Die Metro Access Layer, das optische Modul, dient zur Verbindung von 5G-Basisstationen und Übertragungsnetzen und unterstützt Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und Kommunikation mit geringer Latenz. Zu den gängigen Anwendungsszenarien gehören Glasfaser-Direktverbindungen und passives WDM.
2. Metropolitan Convergence-Schicht:
Auf der Metropolkonvergenzschicht werden optische Module verwendet, um den Datenverkehr auf mehreren Zugriffsebenen zu bündeln und so eine Datenübertragung mit hoher Bandbreite und hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen. Es müssen höhere Übertragungsraten und eine höhere Abdeckung unterstützt werden, z. B. 100 Gbit/s, 200 Gbit/s, 400 Gbit/s usw.
3. Metropolitan-Kernschicht/Provincial Trunk Line:
Bei der Kernschicht- und Stammleitungsübertragung übernehmen optische Module größere Datenübertragungsaufgaben und erfordern eine Hochgeschwindigkeitsübertragung über große Entfernungen und eine leistungsstarke Signalmodulationstechnologie, wie beispielsweise optische DWDM-Module.
1. Erhöhung der Übertragungsrate:
Angesichts der Hochgeschwindigkeitsanforderungen von 5G-Netzwerken müssen die Übertragungsraten optischer Module Werte von 25 Gbit/s, 50 Gbit/s, 100 Gbit/s oder sogar höher erreichen, um den Anforderungen einer Datenübertragung mit hoher Kapazität gerecht zu werden.
2. An verschiedene Anwendungsszenarien anpassen:
Das optische Modul muss in verschiedenen Anwendungsszenarien eine Rolle spielen, darunter Basisstationen im Innenbereich, Basisstationen im Freien, städtische Umgebungen usw., und Umweltfaktoren wie Temperaturbereich, Staubschutz und Wasserdichtigkeit müssen berücksichtigt werden.
3. Niedrige Kosten und hohe Effizienz:
Der großflächige Einsatz von 5G-Netzen führt zu einem enormen Bedarf an optischen Modulen, daher sind niedrige Kosten und hohe Effizienz zentrale Anforderungen. Durch technologische Innovation und Prozessoptimierung werden die Herstellungskosten optischer Module gesenkt und die Produktionseffizienz und -kapazität verbessert.
4. Hohe Zuverlässigkeit und industrietauglicher Temperaturbereich:
Die optischen Module in 5G-Trägernetzwerken müssen eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen und in rauen industriellen Temperaturbereichen (-40 °C bis +85 °C) stabil arbeiten können, um sich an verschiedene Einsatzumgebungen und Anwendungsszenarien anzupassen.
5. Optimierung der optischen Leistung:
Das optische Modul muss seine optische Leistung optimieren, um eine stabile Übertragung und einen hochwertigen Empfang optischer Signale zu gewährleisten, einschließlich Verbesserungen bei optischem Verlust, Wellenlängenstabilität, Modulationstechnologie und anderen Aspekten.
In diesem Artikel werden die optischen Module, die in 5G-Vorwärts-, Zwischen- und Backpass-Anwendungen verwendet werden, systematisch vorgestellt. Die in 5G-Vorwärts-, Zwischen- und Rückpassanwendungen verwendeten optischen Module bieten Endbenutzern die beste Wahl aus hoher Geschwindigkeit, geringer Verzögerung, geringem Stromverbrauch und niedrigen Kosten. In 5G-Trägernetzen übernehmen optische Module als wichtiger Teil der Infrastruktur wichtige Datenübertragungs- und Kommunikationsaufgaben. Mit der Popularisierung und Entwicklung von 5G-Netzen werden optische Module weiterhin höheren Leistungsanforderungen und Anwendungsherausforderungen ausgesetzt sein, was kontinuierliche Innovation und Fortschritt erfordert, um den Anforderungen zukünftiger Kommunikationsnetze gerecht zu werden.
Mit der rasanten Entwicklung der 5G-Netze schreitet auch die optische Modultechnologie kontinuierlich voran. Ich glaube, dass zukünftige optische Module kleiner und effizienter sein werden und höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten unterstützen werden. Es kann die wachsende Nachfrage nach 5G-Netzen decken und gleichzeitig den Energieverbrauch senken und die Auswirkungen von Kommunikationsnetzen auf die Umwelt minimieren. Als professioneller Lieferant optischer Moduledas Unternehmenwerden weitere Innovationen in der optischen Modultechnologie vorantreiben und gemeinsam den Erfolg und die nachhaltige Entwicklung von 5G-Netzen nachhaltig unterstützen.