מבוא

הגלגול המהיר של רשתות 5G יש באופן יסודי תקשורת בצורת, מבטיח מהירויות נתונים חסרות תקדים, מהירויות אולטרה-נמוכות וקישוריות מכשיר מסיבי. בלב הטרנספורמציה הזו הוא מרכיב קריטי אך לעתים קרובות מתעלם: המקלט האופטי. כמו השער בין כבלים אופטיים-אופטיים ועיבוד אלקטרוני, מקלטים אופטיים חייבים להתפתח באופן רציף כדי לענות על הדרישות המדליקות של 5G תשתיות.

רקע היסטורי של מקבלי אופטי

(הופנה מהדף ה-Opter) החל מאמצע המאה ה-20 עם כניסתם של תקשורת סיבים אופטית.מערכות מוקדמות השתמשו ב-FLT פשוטה:0P-N-N-N-N-N-N-N-N-N-N-N-N-N-FLT 1 עם רוחב פס מוגבל, מספיק רק עבור טלגרף אלקטרוני נמוך וקישורים מוקדמים (Dipdd) הורחבודות מהירות יותר ב-FDipkams-FDád) כאשר רשתות תמונות פנימיות ו-Dádddddddddddd (Dáddd) הורחבודות מהירות יותר ב-Ftendddddddddddddddddddddddddd) הורחבושנות ה-FDerdddddddddddddowdowdddddddowd) בשנת 1980s (D2Dip) בשנת 1990s-Ftens-Ftens-Ftens-Ftend) בשנת 1990s-Ftendowdddddddddddddddd

השינוי מ-FLT:0 ,LGFLT 1 (FLT:2coherent DetectionFLT 3:0) בשנת 2000 סימנו קפיצת גדולה. קולטי קוהרנט, אשר משלבים את האות האופטי הנכנס עם אוסטרטור מקומי, עם זאת שיפור הרגישות והיעילות הספקטרוםית של LTEG, הפכה חיונית עבור מערכות מרובות של גל (WDM) אשר נוצרו מחדש של 5G דרישות חדשות של רשת אופטית.

טכנולוגיות מפתח ב- Optical Accepters for 5G

מקור: The Core Sensing Element

5G מקלט אופטי עדיין להסתמך על שני סוגים של photodiodes: (FLT:0PIN photodiodesFLT:1 ו-FLT:2avalanche photodiodes (APDs)FLT 3:3 ו- 3 (DSIN diodes) מעדיפים קישורים קצר ומדיום עקב מבנה פשוט שלהם, מהירות גבוהה ורעש נמוך, לעומת זאת, APDDL, אשר דורשות גבוהה יותר של ⁇ , כמו תכונות גבוהות יותר, כגון:

סוג חדש של photodiode הוא FLT:0uni-Travel-carrier (UTC) photodiodeFLT:1, אשר משיג רוחב פס גבוה אולטרה גבוה (הציג 100 GHz) על ידי decoupling אלקטרונים והובלת חור. UTC photodiodes הם מבטיחים במיוחד עבור 5GWave הקדמית קישורים שבו אותות להגיע לעשרות של ג'יגה'רץ'הייטבייט (G) מתאים גם עבור מערכות אלקטרולוגיות גבוהה עבור רוקנדר (R) עבור 5G).

Transimpedance Amplifiers ו-Integrated Circles

לאחר שהתצלום ממיר כוח אופטי לתוך photocurrent חלש, al:0transimpedance amplifier (TIA) veFLT:1 חייב להגביר את אות זה לרמה של מתח מזוהה.ב 5G מודולים אופטיים, TIAs לעתים קרובות ארוז עם photodiodes כדי למזער קפיות קצבה ו inductance, להבטיח שלמות ב 5G אופטי, כאשר מעבדים קריטיים של סיליקון (SCM) אינו יכול רק כדי למזער את רוחב פסים קריטי של טיפול ב-iCM (במטר) הוא רק כדי למזערי של טיפול תרופתי).

אינטגרציה נוספת משתרעת על מנת ל-FLT:0שעה ושיקום נתונים (CDR) מעגלים מודרניים (CDR) ,FLT:1 ו-FLT:2דיגיטליים מעבדי אותות (DSPs) LT 3G מודולים אופטיים משלבים את הפונקציות הללו במעגל מונוליטי יחיד או היברידי, צמצום משמעותי של גודל וכוח.

גילוי קוהרנטי ו עיבוד אותות דיגיטליים

בעוד שגילוי ישיר נשאר נפוץ בקישורים של בעלות נמוכה וקצרת של 5G, ההגירה ל-FLT:0 (Cretification FLT:1) כבר מאיצה.coment המקלטים ללכוד הן את שלב ה-Flitude ובשלב של נושאת אופטית, המאפשרת פורמטים מתקדמים (למשל, DP-16QQAM), DP-64AM) אשר מחסנים (Fbplex) של פיזור גבוה יותר, אלגוריתמים של אלגוריתמים ו-Fbent) עם תפוצה של אלגוריתמים של אלגוריתמים, תפוצה גבוהה יותר, כולל של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של תפוצה גבוהה יותר, אלגוריתמים של תפוצה גבוהה יותר, תפוצה של אלגוריתמים של תפוצה גבוהה יותר, אלגוריתמים של תפוצה של אלגוריתמים של אלגוריתמים של תפוצה גבוהה יותר, אלגוריתמים, אלגוריתמים של אלגוריתמים של 4D2D.

תפקיד ה-DSP ב-5G מקלטים אופטיים אינו ניתן להפריז עם ה- 5G של ספיגה גמישה של 5-G (15, 30, 60, 120 kHz) ו- multi-numerology waveforms, המקלט DSP חייב להתמודד עם מגוון רחב של מאפיינים מתקדמים כגון FLT:0nonlinearity CompalationFal 1LT:1 ו-FLT:2probilistics: 5G.

צילום: A Paradigm Shift

אחת ההתפתחויות המשפיעות ביותר בטכנולוגיית המקלט האופטית הייתה העלייה של רכיבי פוטו-ליקונימונים (FLT:0silicon photonicssveFLT:1 ⁇ CMOS בוגר, photonics מאפשר שילוב של רכיבים אופטיים - כולל אריזות פוטודיודות, מודולים, מרוביםxers, ואפילו לייזרים - על שבב סיליקון יחיד.

(המקבלים הפוטוניים של סיליקון) משתמשים בדרך כלל בפוטונים של ג'-און:0 (GB photodiodes) ו- רוחב פס עד 50-60 GHz, מתאים לרכיבי זיהוי ישיר ומערכות קוהרנטיות (בנוסף, סיליקון) מאפשר שילוב של LT2 גלים ו- 3,4 GHz, מתאים להורדת רכיבי אחסון אופטיים רבים של תאים:

ההיקף של פוטוניקה סיליקון גם תואם את ה-FLT:0 (פתוחה רשת אופטית 1) מגמה ב-5G, שבו מפעילים מחפשים פתרונות בין-שפע, רב-דורים. Standards כגון FLT:2 OpenROADMIRFLT 3 ו-FLT:4OIF (פורום אינטרנט ptical Internet Works)F:5 הם מאמצים סיליקון כמו סיליקון מרכזי עבור רשתות צילום נמוכות יותר.

השפעה על ביצועי רשת 5G

Mobile Broadband (eMBB)

עבור מקרים של שימוש ב- eMBB - לחשוב על הזרמת וידאו אולטרה-גבוהה, מציאות מדומה, גישה אלחוטית קבועה - מקלטים אופטיים חייבים לתמוך בנתוני שיא מעל 10 Gb/s למשתמש. מקלטים קוהרנטיים מודרניים עם DSP, הפועלים על שני חד-פעמי תנועה ו- Multi-coreים, אפשרו את המהירויות הללו ב-Rehaulhaulhalink.

תקשורת נמוכה-לעין (URLLC)

שירותי ה-URL, כגון נהיגה אוטונומית ואוטומציה תעשייתית, דורשים שקיפות מקצה לקצה מתחת 1 ms. המקלט אופטי לתרום לכך על ידי מתן עיכובים:0low-latency digital processingFLT:1 ו- oli-Extulation:2fast a / DLT 3FLT 3 ; מחסומים משולבים עם עיכובים גבוהים גבוה גבוה, כמו נמוך כוח DSP יכול לפעמים להשיג את השגיאה אופטית מתקדמת יותר עם תאים אופטית (peer) עם תאים אופטיים מתקדמים יותר עם תאים אופטיים).

תקשורת מכונה-Type (mMTC)

mMTC, כולל חיישני IoT ומים חכמים, בדרך כלל מייצרת התפרצויות נתונים קטנות ממיליוני מכשירים.כאן, הרגישות והיעילות של המקלט האופטיים הם רב-חשיבות. מקלטים מבוססי APD עם רווח גבוה מאפשרים משדרים בעלות נמוכה עם לייזרים חלשים לשימוש בקצה, צמצום צריכת החשמל הכוללת.

חידושים ומגמות עתידיות

אדריכלות אולטרה-אדום ו- Low-Noise מקבל

(ה) מחקר ממשיך ל[[1924]]:0]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]], [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[1924]]]]

אינטגרציה עם מ"מ ו-THz Frontends

(ב) כ-5G מתרחב ללהקות גלימות (mmWave) ולשלבים עתידיים 6G מטרות תת-THz, מקלטים אופטיים חייבים לגשר על הפער בין דומיינים פוטוניים ואלקטרוניים.FLT:0 ליטרים מאוישים וביטול אותות אלקטרוניקה באופן ישיר: 4Fconicials: ALT2 - שבו נושאת אופטית הוא בדיוק מודרט ואז מומרת אותות חשמליים - מאפשר פעילות גבוהה יותר מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"ל מספר 1 ל-FLT5 אלקטרוניקה:

Advanced Packaging and Thermal Management

(המגמה לקראת שילוב גבוה יותר דורש פתרונות אריזה חדשניים.FLT:03D אינטגרציה heterogenous אינטגרציה FLT:1, ערימה photonic מת על שבבים אלקטרוניים באמצעות מיקרו-bumps או עמודי נחושת, הוא צובר מתחנן.זה מקטין את אורך החיבורים ה- 6Gpic, שיפור השלמות והפחתת הכוח.FLTs אופטי (CPO)

אתגרים ופתרונות

למרות התקדמות יוצאת דופן, כמה אתגרים נותרו.FLT:0.CosteursingFLT 1 הוא דאגה עיקרית: בעוד סיליקון פוטוניקה מפחיתה את עלויות הענישה עבור כרכים גדולים, עלויות NRE הראשוניות (לא הנדסת שוק) הן גבוהות, אימוץ איטי של מפעילי אקלים ייצוב (FLT:2Power הצריכהFLT 3 של DSP ב הציפיות coherents יכול לעלות על פני רדיו, במיוחד על ידי חשמל נמוך ו-FV).

(ב) אתגר נוסף הוא (FLT:0) בין מודולי מקלט אופטיים רב-דור ויחידות בסיס 5G. תקנים כמו רשת התחבורה:2Optical Transport Network (OT)3FLT 3 ו- 5G בסיס אלגוריתמים:5 פועלים על תיקונים ל-GLT9 ו- G8.269 כדי להתאים את ה-DLCFopenation 5.

הדרך Ahead: מקבלי אופטי עבור 5G-מתקדמים ו 6G

(ב) במבט קדימה, טכנולוגיות מקלט אופטיות ימשיכו להתפתח ב-Tydem עם דרישות רשת (FLT:05G-AdvancedFLT:1 (3GPP) ימשיכו להתפתח במהירויות גבוהות יותר, הדורשות מקלטים בעלי רגישות רבה יותר וטווח דינמי: 2GLTFLT 3, הצפוי סביב 2030, ידרוש TS/ לכל קשר ו- Substulation 5.

מסקנה

האבולוציה של טכנולוגיות מקלט אופטיות כבר מרכזי להצלחה של רשתות 5G. מתמונות פשוטות למקלטים מתוחכמים עם פוטוניקה משולבת סיליקון, כל התקדמות תרמה ישירות לשיעורי הנתונים הגבוהים יותר, לירות נמוכה יותר, וקישוריות גדולה יותר המגדירה 5G. בעוד התעשייה נעה לעבר 5G-מתקדמים ומעבר, מקלטים אופטיים יישארו מנוף של תשתיות הסיבים אופטיים, אשר תחת תקשורת דיגיטלית, אשר בסופו של דבר, יכולות לאימוץ חומרים המחוברים, וטכנולוגיות של רשתות אופטיות, וטכנולוגיות של פעילות אופטית, וטכנולוגיות של פעילות אופטית, הן יכולות להבטיח את קצבים, וטכנולוגיות של רשתות אופטית, וטכנולוגיות של רשתות אופטית, ובסופו של רשתות אופטיות, ובסופו של פעילות אופטיות, ובסופו של דבר, הן יכולות להבטיח את ה-אופטיות, וטכנולוגיות של דבר, וטכנולוגיות של רשתות אופטיות, וטכנולוגיות של פעילותוכות, הן יכולות להבטיח את קצב עיבוד ישיר, וטכנולוגיות של רשתות אופטיות, ובסופו של רשתות אופטית, ובסופו של פעילות עם מהירות יותר, וטכנולוגיות אופטית, וטכנולוגיות של דבר, ובסופו של דבר, וטכנולוגיות אופטית, ובסופו של פעילות אופטית, בסופו של דבר, אשר יהיו נותרות, הן יכולות להבטיח את ה-מספקית, ו