Implantação 5G de aplicações de módulos ópticos

A União Internacional de Telecomunicações (ITU) define três cenários principais de aplicação para 5G, nomeadamente Banda Larga Móvel Aprimorada (eMBB), Comunicação Ultra Confiável de Baixa Latência (uRLLC) e Tipo de Comunicação de Máquina Massiva (mMTC). O eMBB visa principalmente o crescimento explosivo do tráfego de Internet móvel, proporcionando uma experiência de aplicação mais extrema para usuários de Internet móvel; O uRLLC destina-se principalmente a aplicações industriais verticais, como controle industrial, telemedicina e direção autônoma, que possuem requisitos extremamente elevados de atraso e confiabilidade; O mMTC destina-se principalmente a aplicações como cidades inteligentes, casas inteligentes e monitoramento ambiental que visam detecção e coleta de dados.

Com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, a rede 5G tornou-se um dos temas quentes no campo da comunicação atual. A tecnologia 5G não só nos proporcionará velocidades de transferência de dados mais rápidas, mas também suportará mais ligações entre dispositivos, criando assim mais possibilidades para futuras cidades inteligentes, veículos autónomos e a Internet das Coisas. No entanto, por trás da rede 5G, existem muitas tecnologias e equipamentos importantes de suporte, um dos quais é o módulo óptico.

O módulo óptico é o componente central da comunicação óptica, que completa principalmente a conversão fotoelétrica, a extremidade emissora converte o sinal elétrico em sinal óptico e a extremidade receptora converte o sinal óptico em sinal elétrico. Como dispositivo principal, o módulo óptico é amplamente utilizado em equipamentos de comunicação e é a chave para obter alta largura de banda, baixo atraso e ampla conexão de 5G.

A estrutura geral das redes de comunicação das operadoras de telecomunicações geralmente inclui redes de backbone e redes de área metropolitana. A rede backbone é a rede principal da operadora, e a rede da área metropolitana pode ser dividida em camada central, camada de agregação e camada de acesso. As operadoras de telecomunicações constroem um grande número de estações base de comunicação na camada de acesso, cobrindo sinais de rede para diversas áreas, permitindo que os usuários acessem a rede. Ao mesmo tempo, as estações base de comunicação transmitem os dados do usuário de volta à rede backbone das operadoras de telecomunicações através da camada de agregação metropolitana e da rede da camada central.

Para atender aos requisitos de alta largura de banda, baixa latência e ampla cobertura, a arquitetura da rede de acesso sem fio (RAN) 5G evoluiu a partir de uma estrutura de dois níveis de unidade de processamento de banda base (BBU) 4G e unidade pull-out de radiofrequência ( RRU) para uma estrutura de três níveis de unidade centralizada (CU), unidade distribuída (DU) e unidade de antena ativa (AAU). O equipamento da estação base 5G integra o equipamento RRU original e o equipamento de antena do 4G em um novo equipamento AAU, enquanto divide o equipamento BBU original do 4G em equipamentos DU e CU. Na rede portadora 5G, os dispositivos AAU e DU formam uma transmissão direta, os dispositivos DU e CU formam uma transmissão intermediária e a CU e a rede backbone formam um backhaul.

A arquitetura de três níveis usada pelas estações base 5G adiciona uma camada de link de transmissão óptica em comparação com a arquitetura de segundo nível das estações base 4G, e o número de portas ópticas aumenta, portanto a demanda por módulos ópticos também aumenta.

1. Aumento na taxa de transmissão:

Com os requisitos de alta velocidade das redes 5G, as taxas de transmissão dos módulos ópticos precisam atingir níveis de 25 Gb/s, 50 Gb/s, 100 Gb/s ou até mais para atender às necessidades de transmissão de dados de alta capacidade.

2. Adapte-se a diferentes cenários de aplicação:

O módulo óptico precisa desempenhar um papel em diferentes cenários de aplicação, incluindo estações base internas, estações base externas, ambientes urbanos, etc., e fatores ambientais como faixa de temperatura, prevenção de poeira e impermeabilização precisam ser considerados.

3. Baixo custo e alta eficiência:

A implantação em larga escala de redes 5G resulta numa enorme procura de módulos ópticos, pelo que o baixo custo e a elevada eficiência são requisitos fundamentais. Através da inovação tecnológica e da otimização de processos, o custo de fabricação de módulos ópticos é reduzido e a eficiência e capacidade de produção são melhoradas.

4. Alta confiabilidade e faixa de temperatura de nível industrial:

Os módulos ópticos em redes portadoras 5G precisam ter alta confiabilidade e ser capazes de operar de forma estável em faixas severas de temperatura industrial (-40 ℃ a +85 ℃) para se adaptarem a diferentes ambientes de implantação e cenários de aplicação.

5. Otimização do desempenho óptico:

O módulo óptico precisa otimizar seu desempenho óptico para garantir transmissão estável e recepção de sinais ópticos de alta qualidade, incluindo melhorias na perda óptica, estabilidade de comprimento de onda, tecnologia de modulação e outros aspectos.