การใช้งาน 5G ของแอปพลิเคชันโมดูลออปติคอล

สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) กำหนดสถานการณ์การใช้งานหลักๆ สามสถานการณ์สำหรับ 5G ได้แก่ บรอดแบนด์มือถือที่ได้รับการปรับปรุง (eMBB) การสื่อสารที่มีความหน่วงต่ำที่เชื่อถือได้เป็นพิเศษ (uRLLC) และประเภทการสื่อสารของเครื่องจักรขนาดใหญ่ (mMTC) eMBB มุ่งเป้าไปที่การเติบโตอย่างรวดเร็วของปริมาณการใช้อินเทอร์เน็ตบนมือถือ โดยมอบประสบการณ์การใช้งานที่เหนือชั้นยิ่งขึ้นสำหรับผู้ใช้อินเทอร์เน็ตบนมือถือ uRLLC มุ่งเป้าไปที่การใช้งานในอุตสาหกรรมแนวตั้งเป็นหลัก เช่น การควบคุมทางอุตสาหกรรม การแพทย์ทางไกล และการขับขี่อัตโนมัติ ซึ่งมีความต้องการการหน่วงเวลาและความน่าเชื่อถือที่สูงมาก mMTC มุ่งเป้าไปที่การใช้งานต่างๆ เช่น เมืองอัจฉริยะ บ้านอัจฉริยะ และการตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่กำหนดเป้าหมายการตรวจจับและการรวบรวมข้อมูลเป็นหลัก

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เครือข่าย 5G จึงกลายเป็นหนึ่งในประเด็นร้อนในสาขาการสื่อสารในปัจจุบัน เทคโนโลยี 5G ไม่เพียงแต่จะทำให้เรามีความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลที่เร็วขึ้นเท่านั้น แต่ยังสนับสนุนการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่มากขึ้น ซึ่งจะสร้างความเป็นไปได้มากขึ้นสำหรับเมืองอัจฉริยะในอนาคต ยานพาหนะที่ขับเคลื่อนอัตโนมัติ และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง อย่างไรก็ตาม เบื้องหลังเครือข่าย 5G มีเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำคัญมากมายที่สนับสนุน หนึ่งในนั้นคือโมดูลออปติคอล

โมดูลออปติคัลเป็นองค์ประกอบหลักของการสื่อสารด้วยแสง ซึ่งส่วนใหญ่จะทำการแปลงโฟโตอิเล็กทริคให้เสร็จสิ้น ส่วนปลายส่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณออปติคอล และปลายรับจะแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในฐานะอุปกรณ์หลัก โมดูลออปติคอลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สื่อสาร และเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุแบนด์วิธสูง ความล่าช้าต่ำ และการเชื่อมต่อที่กว้างของ 5G

โครงสร้างโดยรวมของเครือข่ายการสื่อสารสำหรับผู้ให้บริการโทรคมนาคมมักจะประกอบด้วยเครือข่ายแกนหลักและเครือข่ายบริเวณมหานคร เครือข่ายแกนหลักคือเครือข่ายหลักของผู้ให้บริการ และเครือข่ายเขตเมืองสามารถแบ่งออกเป็นเลเยอร์หลัก เลเยอร์การรวม และเลเยอร์การเข้าถึง ผู้ให้บริการโทรคมนาคมสร้างสถานีฐานการสื่อสารจำนวนมากในชั้นการเข้าถึง ซึ่งครอบคลุมสัญญาณเครือข่ายไปยังพื้นที่ต่างๆ ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงเครือข่ายได้ ในเวลาเดียวกัน สถานีฐานการสื่อสารจะส่งข้อมูลผู้ใช้กลับไปยังเครือข่ายแกนหลักของผู้ให้บริการโทรคมนาคมผ่านเครือข่าย Metropolitan Aggregation Layer และ Core Layer Network

เพื่อตอบสนองความต้องการของแบนด์วิธสูง เวลาแฝงต่ำ และความครอบคลุมที่กว้าง สถาปัตยกรรมเครือข่ายการเข้าถึงไร้สาย (RAN) 5G ได้พัฒนามาจากโครงสร้างสองระดับของหน่วยประมวลผลเบสแบนด์ 4G (BBU) และหน่วยดึงออกความถี่วิทยุ ( RRU) เป็นโครงสร้างสามระดับของหน่วยรวมศูนย์ (CU), หน่วยกระจาย (DU) และหน่วยเสาอากาศที่ใช้งาน (AAU) อุปกรณ์สถานีฐาน 5G จะรวมอุปกรณ์ RRU ดั้งเดิมและอุปกรณ์เสาอากาศของ 4G เข้ากับอุปกรณ์ AAU ใหม่ ขณะเดียวกันก็แยกอุปกรณ์ BBU ดั้งเดิมของ 4G ออกเป็นอุปกรณ์ DU และ CU ในเครือข่ายผู้ให้บริการ 5G อุปกรณ์ AAU และ DU จะสร้างการส่งสัญญาณไปข้างหน้า อุปกรณ์ DU และ CU จะสร้างการส่งสัญญาณระดับกลาง และ CU และเครือข่ายแกนหลักจะสร้างแบ็คฮอล

สถาปัตยกรรมสามระดับที่ใช้โดยสถานีฐาน 5G จะเพิ่มเลเยอร์ของลิงก์การส่งข้อมูลแบบออปติคัล เมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรมระดับที่สองของสถานีฐาน 4G และจำนวนพอร์ตออปติคัลเพิ่มขึ้น ความต้องการโมดูลออปติคัลจึงเพิ่มขึ้นเช่นกัน

1. เพิ่มอัตราการส่งข้อมูล:

ด้วยข้อกำหนดความเร็วสูงของเครือข่าย 5G อัตราการส่งข้อมูลของโมดูลออปติคัลจึงต้องสูงถึงระดับ 25Gb/s, 50Gb/s, 100Gb/s หรือสูงกว่านั้น เพื่อตอบสนองความต้องการการส่งข้อมูลความจุสูง

2. ปรับให้เข้ากับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน:

โมดูลออปติคัลจำเป็นต้องมีบทบาทในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน รวมถึงสถานีฐานในอาคาร สถานีฐานกลางแจ้ง สภาพแวดล้อมในเมือง ฯลฯ และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ช่วงอุณหภูมิ การป้องกันฝุ่น และการกันน้ำ จำเป็นต้องได้รับการพิจารณา

3. ต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง:

การใช้งานเครือข่าย 5G ขนาดใหญ่ส่งผลให้เกิดความต้องการโมดูลออปติคอลอย่างมาก ดังนั้นต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูงจึงเป็นข้อกำหนดสำคัญ ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ ต้นทุนการผลิตโมดูลออปติคัลลดลง และปรับปรุงประสิทธิภาพและกำลังการผลิตในการผลิต

4. ความน่าเชื่อถือสูงและช่วงอุณหภูมิเกรดอุตสาหกรรม:

โมดูลออปติคัลในเครือข่ายผู้ถือ 5G ต้องมีความน่าเชื่อถือสูง และสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรมที่รุนแรง (-40 ℃ ถึง +85 ℃) เพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการใช้งานและสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

5. การเพิ่มประสิทธิภาพออปติคัล:

โมดูลออปติคัลจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพด้านออพติคอลเพื่อให้แน่ใจว่ามีการส่งผ่านที่เสถียรและการรับสัญญาณออปติคัลคุณภาพสูง รวมถึงการปรับปรุงการสูญเสียทางแสง ความเสถียรของความยาวคลื่น เทคโนโลยีการมอดูเลต และด้านอื่นๆ