光モジュールアプリケーションの5G展開
第 5 世代移動通信技術 (5G と略称) は、高速、低遅延、大規模な接続という特徴を備えた新世代の広帯域移動通信技術です。 5G通信インフラは、人と機械、物の相互接続を実現するためのネットワークインフラです。
国際電気通信連合 (ITU) は、5G の 3 つの主要なアプリケーション シナリオ、つまり、拡張モバイル ブロードバンド (eMBB)、超高信頼性低遅延通信 (uRLLC)、および大規模マシン タイプ オブ コミュニケーション (mMTC) を定義しています。 eMBB は主に、モバイル インターネット トラフィックの爆発的な増加を目的としており、モバイル インターネット ユーザーにさらに究極のアプリケーション エクスペリエンスを提供します。 uRLLC は、主に産業用制御、遠隔医療、自動運転などの垂直産業アプリケーションを対象としています。これらのアプリケーションには、時間遅延と信頼性に対する非常に高い要件が求められます。 mMTC は主に、センシングとデータ収集を対象としたスマート シティ、スマート ホーム、環境モニタリングなどのアプリケーションを対象としています。
科学技術の継続的な進歩に伴い、5G ネットワークは今日の通信分野における注目のトピックの 1 つとなっています。 5G テクノロジーは、より高速なデータ転送速度を提供するだけでなく、デバイス間のより多くの接続をサポートし、将来のスマートシティ、自動運転車、モノのインターネットの可能性をさらに広げます。 ただし、5G ネットワークの背後には多くの主要なテクノロジーと機器のサポートがあり、その 1 つが光モジュールです。
光モジュールは光通信の中核コンポーネントであり、主に光電変換を完了し、送信側で電気信号を光信号に変換し、受信側で光信号を電気信号に変換します。 光モジュールはコアデバイスとして通信機器に広く使用されており、5Gの高帯域幅、低遅延、広範囲接続を実現する鍵となります。
基地局接続: 5G 基地局は通常、高層ビルや通信塔などの場所に設置されており、ユーザーのデバイスにデータを迅速かつ確実に送信する必要があります。 光モジュールは高速かつ低遅延のデータ伝送を提供し、ユーザーが高品質の通信サービスに確実にアクセスできるようにします。
データセンター接続:データセンターは、ユーザーのニーズに合わせて大量のデータを保存および処理できます。 光モジュールは、異なるデータセンター間、およびデータセンターと基地局の間の接続に使用され、データを迅速かつ効率的に転送できるようにします。
電気通信事業者の通信ネットワークの全体的な構造には、通常、バックボーン ネットワークとメトロポリタン エリア ネットワークが含まれます。 バックボーンネットワークは事業者のコアネットワークであり、首都圏ネットワークはコア層、アグリゲーション層、アクセス層に分けられます。 通信事業者は、アクセス層に多数の通信基地局を構築し、さまざまなエリアへのネットワーク信号をカバーし、ユーザーがネットワークにアクセスできるようにします。 同時に、通信基地局は、メトロポリタン アグリゲーション レイヤおよびコア レイヤ ネットワークを介して、ユーザー データを電気通信事業者のバックボーン ネットワークに送り返します。
高帯域幅、低遅延、広いカバレッジの要件を満たすために、5G ワイヤレス アクセス ネットワーク (RAN) アーキテクチャは、4G ベースバンド プロセッシング ユニット (BBU) と無線周波数プルアウト ユニット ( RRU）を集中ユニット（CU）、分散ユニット（DU）、アクティブアンテナユニット（AAU）の 3 レベル構造にします。 5G基地局装置は、4Gの元のRRU装置とアンテナ装置を新しいAAU装置に統合し、4Gの元のBBU装置をDUとCU装置に分割します。 5G キャリア ネットワークでは、AAU と DU デバイスが順方向伝送を形成し、DU と CU デバイスが中間伝送を形成し、CU とバックボーン ネットワークがバックホールを形成します。
5G基地局で使用される3レベルのアーキテクチャは、4G基地局の2レベルのアーキテクチャと比較して光伝送リンクの層が追加され、光ポートの数が増加するため、光モジュールの需要も増加します。
1. メトロアクセス層:
メトロアクセス層の光モジュールは、5G基地局と伝送網の接続に使用され、高速データ伝送と低遅延通信をサポートします。 一般的なアプリケーション シナリオには、光ファイバー直接接続やパッシブ WDM が含まれます。
2. メトロポリタン コンバージェンス レイヤー:
メトロポリタン コンバージェンス レイヤでは、光モジュールを使用して複数のアクセス レイヤでデータ トラフィックを集約し、高帯域幅と高信頼性のデータ伝送を提供します。 100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s などのより高い伝送速度とカバレッジをサポートする必要がある。
3. 首都圏コア層/地方幹線：
コア層および幹線伝送では、光モジュールは大規模なデータ伝送タスクを引き受け、DWDM 光モジュールなどの高速、長距離伝送および強力な信号変調技術を必要とします。
1. 伝送速度の向上:
5G ネットワークの高速要件により、大容量データ伝送のニーズを満たすために、光モジュールの伝送速度は 25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s、またはそれ以上のレベルに達する必要があります。
2. さまざまなアプリケーション シナリオに適応します。
光モジュールは、屋内基地局、屋外基地局、都市環境などを含むさまざまなアプリケーションシナリオで役割を果たす必要があり、温度範囲、防塵、防水などの環境要因を考慮する必要があります。
3. 低コストと高効率:
5G ネットワークの大規模展開により、光モジュールに対する需要が膨大になるため、低コストと高効率が重要な要件となります。 技術革新とプロセスの最適化により、光モジュールの製造コストが削減され、生産効率と生産能力が向上します。
4. 高い信頼性と工業グレードの温度範囲:
5G ベアラー ネットワークの光モジュールは、さまざまな導入環境やアプリケーション シナリオに適応するために、高い信頼性を備え、過酷な工業用温度範囲 (-40 ℃ ～ +85 ℃) で安定して動作できる必要があります。
5.光学性能の最適化:
光モジュールは、光信号の安定した伝送と高品質な受信を実現するために、光損失や波長安定性、変調技術などの光学性能を最適化する必要があります。
このペーパーでは、5G の順方向、中間、およびバックパス アプリケーションで使用される光モジュールを体系的に紹介します。 5G のフォワード、中間、バックパス アプリケーションで使用される光モジュールは、高速、低遅延、低消費電力、低コストという最適な選択肢をエンドユーザーに提供します。 5G ベアラー ネットワークでは、光モジュールはインフラストラクチャの重要な部分として、重要なデータ送信および通信タスクを引き受けます。 5Gネットワークの普及と発展に伴い、光モジュールはより高い性能要件とアプリケーションの課題に直面し続け、将来の通信ネットワークのニーズを満たすために継続的な革新と進歩が必要となります。
5Gネットワークの急速な発展に伴い、光モジュール技術も継続的に進歩しています。 将来の光モジュールはより小さく、より効率的で、より高速なデータ伝送速度をサポートできるようになると私は信じています。 エネルギー消費を削減し、通信ネットワークが環境に与える影響を最小限に抑えながら、5G ネットワークへの需要の高まりに対応できます。 光モジュールのプロフェッショナルサプライヤーとして、会社は光モジュール技術のさらなる革新を促進し、5Gネットワークの成功と持続可能な発展を強力にサポートするために協力していきます。