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solution d'optique active et passive pour le réseau de transmission optique 5g

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la "communication mobile de cinquième génération" est appelée 5g. selon le calendrier de l'organisation 3gpp, le standard r14 étudie le framework système 5g et les technologies clés. la norme r15 est utilisée pour répondre aux exigences 5g de certaines scènes et ouvre le processus commercial; la norme r16 complétera tous les travaux de normalisation. r14 et r15 ont été achevés respectivement en mars, 2017 et june 2018, tandis que r16 devrait l'être en décembre 2019. et la dernière norme complète 5g sera soumise à l'union internationale des télécommunications (uit) au début de 2020.

selon la planification de 3gpp, les normes 5g sont divisées en deux types: nsa (non autonome) et sa (autonome). parmi eux, le mode réseau de 5g nsa doit utiliser la station de base 4g et le réseau principal 4g, et 4g en tant qu’ancrage de la surface de contrôle, pour répondre aux besoins des opérateurs radicaux de tirer parti des ressources du réseau lte déploiement rapide de 5g nr (new ratio).

en juin, 14, 2018 et 3gpp ont tenu une réunion plénière aux états-unis pour approuver formellement le gel de la fonction 5g nr sa. la norme 5g nr nsa a été gelée en décembre 2017. à ce stade, la version complète de la norme 5g complète a été officiellement introduite.

les principales caractéristiques du réseau 5g incluent une large bande passante (jusqu’à 1gb / s), un délai faible (1ns) et une connexion de masse (densité de connexion 106 / km2), qui offrent de nouvelles exigences en matière de bande passante, de capacité, de délai et de réseau porteur. le signal en bande de base de la station de base 5g est transmis numériquement à l’aide de l’interface de protocole ecpri (débit typique 25.16gb / s). considérant les stations communes avec 4g, le débit cpri option10 (24.33gb / s) doit être compatible.

5g arrive et le réseau optique 5g répond à des dizaines de millions de demandes de dispositifs optiques.

les dispositifs de communication optiques sont les composants centraux du réseau de transmission optique et portent les fonctions de la couche physique de réseau clé, telles que la conversion photoélectrique, le multiplexage et le multiplexage en longueur d'onde et la distribution de la puissance optique. comparé au réseau 3g / 4g actuel, le changement le plus important de 5g dans le réseau porteur sans fil concerne les liaisons frontales et les liaisons intermédiaires. le fronthaul 5g fait référence à la connexion entre la station de base (aau) et la du (unité de distribution, traitant des protocoles de couche physique et des services en temps réel), alors que le middlehaul 5g est la connexion entre la du et la cu (unité centralisée, traitant des données non réelles). protocoles de temps et services).

la station de base sans fil est généralement installée dans la tour de communication ou sur le toit du bâtiment. ainsi, les dispositifs optiques utilisés dans le fronthaul et le middlehaul doivent respecter l'utilisation de scènes en extérieur. le plus important est que la plage de température de fonctionnement des appareils doit répondre aux exigences de la catégorie industrielle, à savoir de -40 à 85. une autre scène d'intérieur, à propos, est généralement une exigence de température de qualité commerciale, 0 à 70.

dans le scénario de première ligne, la plus grande partie de la distance de transmission est inférieure à 10km, dont moins de 5km représentent environ 80% et les comptes de 5km à 10km 20%. bien entendu, il y aura un écart entre la valeur théorique et l'application réelle du réseau actuel. et il y aura un problème d'augmentation de l'atténuation de la liaison car le vieillissement de la fibre et la distance de la zone de couverture peuvent être à la valeur critique, de sorte que la distance de transmission au-dessus de 10km, telle que 20km, sera toujours nécessaire. dans le scénario moyen, la distance de transmission est comprise entre 10 et 40 km et il existe deux exigences de température de fonctionnement pour les qualités industrielles et commerciales. pour les applications 5g fronthaul et middlehaul, gigalight a lancé (ou lancera) une série d'émetteurs-récepteurs optiques de qualité industrielle, notamment des modules 25g bidi / cwdm / dwdm / sable sfpxnum accordables pour les applications 28km / 10km sur le réseau frontale 20g et 5gbase-lr100dxx 4g modules qsfp4 utilisés pour les applications 40km / 28km dans un réseau de moyen transport 200g. dans le même temps, nous proposons également des composants optiques passifs de qualité industrielle, tels que 56g omux, ccwdm et aawg (sortis après la maturité des puces de qualité industrielle).

figure 1. les débits de données et les distances de 5g fronthaul et middlehaul

la fonction de l'émetteur-récepteur optique est la conversion photoélectrique, utilisant la fibre optique comme support de transmission. cela signifie que le plus gros investissement dans le réseau optique concerne toujours les ressources en fibre optique. par conséquent, la première chose à prendre en compte lors de la sélection d'équipements et de dispositifs est de savoir comment économiser de la fibre optique. compte tenu des différentes scènes de 5g fronthaul, vous avez le choix entre trois options (émetteurs-récepteurs 25g sfp28).

premièrement, dans la scène où les ressources en fibres optiques sont riches, le schéma de connexion directe par fibre optique, également appelé one fiber one cell, peut être déployé avec les émetteurs-récepteurs optiques 25g bidi sfp28 pour la transmission 10km / 20km. en général, il y a trois cellules dans une station de base. ainsi, le schéma bidi n’a besoin que de trois fibres optiques pour répondre au trafic de liaison directe d’une station de base, et est propice à la synchronisation de haute précision de l’horloge. parmi eux, la longueur d'onde en aval peut être 1310nm ou 1330nm, ce qui est incertain pour le moment.

figure 2. schéma de la connexion directe par fibre optique pour 5g fronthaul

deuxièmement, dans la scène où les ressources en fibres optiques sont rares, le schéma wdm consistant à multiplexer toutes les longueurs d’onde de service d’une station de base en une seule fibre ou une paire de fibres optiques pour économiser les ressources en fibres optiques, également appelé one fibre un site (station de base). ), peuvent être déployés. le système wdm nécessite de nombreux émetteurs-récepteurs optiques couleur, ce qui entraînera des inconvénients pour l'installation, les pièces de rechange et la maintenance. cependant, les émetteurs-récepteurs accordables peuvent être utilisés pour résoudre ce problème. ainsi, cette scène utilise principalement les émetteurs-récepteurs optiques 25g cwdm / dwdm / sfp28 accordables (bande o ou bande c), ainsi que des composants optiques passifs de qualité industrielle tels que les modules 5g omux et ccwdm.

figure 3. schéma wdm passif pour 5g fronthaul

bien sûr, le moyen le plus efficace consiste à asservir les périphériques wdm directement à la station de base et au du, c’est-à-dire au schéma wdm actif, compatible avec le service réseau actuel 2g / 3g / 4g et permettant d’atteindre davantage de couches l3. fonctions de gestion et d'optimisation des entreprises. cependant, ce système augmentera le capex.

troisièmement, dans la scène où les ressources de fibre optique du réseau fédérateur sont sans ressources, le schéma wdm passif avec point à multipoint (p2mp) faisant converger le trafic de plusieurs stations de base vers un du, appelé également sites one fibre n (station de base), peut être déployé. . par exemple, le canal 40 généralement utilisé aawg dwdm mux / demux peut couvrir les stations de base 6 (chaque station de base possède des secteurs 3, un total de xu xu, des canaux 18 pour les canaux amont et 20 pour les canaux aval. cette topologie est conforme au réseau optique passif basé sur pon et optimise l'utilisation des réseaux odn existants.

à l’heure actuelle, seul l’awg de qualité commerciale est mature, avec une plage de températures de fonctionnement allant de 0® à 75®. dans les futures solutions frontales wdm-pon et même 5g, la plage de températures de fonctionnement de l'awg doit encore être améliorée pour devenir de niveau industriel -40® à 85®, ce qui entraîne des exigences plus strictes pour les emballages thermiques et athermiques, ainsi que pour les composants de qualité puce athermal awg est également amélioré. si l’awg de qualité industrielle n’est pas mature, l’environnement d’installation n’est pas pratique pour respecter la température de qualité commerciale, mais le budget de puissance optique de la liaison peut être satisfait, nous pouvons envisager d’utiliser les répartiteurs plc (qui peuvent les exigences de la température de qualité industrielle à l'heure actuelle).

la scène p2mp utilise principalement des émetteurs-récepteurs optiques 25g cwdm / dwdm / sfp28 réglables (bande o ou bande c), ainsi que des composants optiques passifs de qualité industrielle tels que 5g omux, ccwdm, awg ou plc splitters.

figure 4. schéma p2pm passif wdm pour fronthaul 5g

5g est une étape clé dans l’histoire de la communication optique. pour les réseaux optiques 5g, il existe un marché énorme avec autant de défis. gigalight continuera à fournir aux clients des produits d’interconnexion optique haute vitesse avec des conceptions innovantes et des solutions innovantes.

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