מדד טכנולוגיית קבלה אופטית ו- 5G Network Infrastructure

התפוצה המהירה של תשתיות רשת 5G יש באופן יסודי תקשורת בצורת מחדש, המאפשר העברת נתונים מהירה יותר, שקיפות נמוכה יותר, וחיבורים אמינים יותר. בלב ההתקדמות הטכנולוגית הזו היא טכנולוגיית המקלט אופטית, אשר ממלא תפקיד קריטי בהעברת כמויות עצומות של נתונים באמצעות רשתות אופטיות סיבים.As 5G ממשיך בקנה מידה, הביצועים של מקלטים אופטיים משפיע ישירות על היעילות, היכולת, והאמינות של הרשת כולה, חוקרים, וטכנולוגיות הטכניות, וטכנולוגיות הנוכחיות, של טכנולוגיות אופטיות, וכן הלאה, ו- 5G, הן טכנולוגיות אופטיות, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, ו- 5G, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן מציגות, והן מציגות, והן מציגות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, וטכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, הן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן מציגות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן יכולות טכנולוגיות אופטיות, והן

טכנולוגיית קבלה אופטית

מקלטים אופטיים הם מכשירים שהופכים אותות אור המועברים באמצעות כבלים אופטיים לתוך אותות חשמליים שניתן לעבד על ידי מערכות אלקטרוניות. רכיבים אלה חיוניים לשמירה על שיעורי נתונים גבוהים ולהבטיח שלמות אות על פני מרחקים ארוכים.הפעולה הבסיסית של מקלט אופטי כוללת שלושה שלבים מרכזיים: photodetection, amplification, ו- אות התאוששות.

צילום: Photodetection

הפוטודקטור, בדרך כלל פוטודיודה (כגון PIN photodiode או avalanche photodiode), סופג פוטונים נכנסים ומייצר רגישות זרם חשמלי הנוכחי לעוצמה האור.הבחירה של photodiode משפיעה על הרגישות, רוחב פס, וביצוע רעש. Avalanche photodes (APDs) מציעים רגישות גבוהה יותר עקב רווח פנימי, אבל הם גם מציגים עודף של Pidentemermetemerme ו 5Ds מתאים יותר.

המונחים: amplification and Signal Conditioning

לאחר photodetection, אות החשמל החלש הוא מוגבר על ידי מגבר טרנססרמנט (TIA) ואחריו מגבר מגביל את ה-TIA ממיר את הפלט הנוכחי של photodiode לתוך אות מתח תוך צמצום רעש. עיצובי מקלט מתקדמים משלבים שליטה אוטומטית של רווח (AGC) כדי להתאים לדרגות כוח אופטיות שונות.

קבלנים קוהרנטיים: הגבול הבא

(ב) תחבורה של 5G, מקלטים קוהרנטיים הפכו הכרחיים.מקבלים אלה משתמשים לייזרים אוסטרטור מקומיים ועיבוד אותות דיגיטליים מתקדם (DSP) כדי לשחזר הן את ה-mplitude ואת השלב של האות האופטי. coherent Detections (CDC) מאפשר יעילות גבוהה יותר, וסובלנות לפגיעות סיבים כגון פיזור כרומוזומי ומתינות של 5GFents) לכדי פיזור של ספקטרום של ספקטרום של 16GV, כמו ספקטרום של ספקטרום (OFercents) ו-DEROFents-FIRDEROLUV) ו-DV, כמו , אשר מאפשר ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום גבוה יותר, 000 (DERCEROFIRDEROFIRDEROFIRDERO) ו-DEROFIRSTEROSTERO) ל-DEROSTEROSTEROSTEROSTEROSTERO, יותר, יותר, מעבר ל-FIRSTO, 000 (DV, ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של ספקטרום של

תפקיד מקבלי אופטי ב 5G Infrastructure

ברשתות 5G, מקלטים אופטיים הם חלק בלתי נפרד לתשתיות האחוריות והבינוניות, המחברות מגדלי תאים (יחידות רדיו) לרשת הליבה.הם מאפשרים העברת מידע במהירות גבוהה בין רשתות גישה רדיו (RAN) ומרכזי נתונים, תמיכה בדרישות רוחב הפס מסיבי של יישומים 5G.אדריכלות של רשת תחבורה 5G מתחלקת בדרך כלל לשלושה חלקים:

  • (ב) ,0) Backhaul:FLT:1 Aggregates התנועה מאתרי תאים מרובים ומתחבר למטרופולין או לרשת הליבה.
  • (ב) ⁇ :0 (ב) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Fronthaulmia: 1FLT מקשר את יחידת הרדיו מרחוק (RRU) לדU, לעתים קרובות דורש אנלוגיה מהירה או קישורים אופטיים דיגיטליים.

מקלטים אופטיים פרוסים בכל נקודה של ggregation, המרת אותות אור הנכנסים מקווי סיבים לנתונים חשמליים שניתן לעבור, תוואי, מעובד.לדוגמה, בתחנת בסיס טיפוסית 5G, המקלט האופטי בממשק הקדמיאול חייב להתמודד עם ממשק רדיו ציבורי משותף (CPRI) או שיפור גבוה יותר C (eCPRI) נתונים החל מ 10G2 ל -100b.

העברת נתונים

טכנולוגיות מקלט אופטי מתקדמות, כגון מקלטים משותפים ועיבוד אותות דיגיטליים (DSP), מאפשרות טיפול בשיעורי נתונים גבוהים יותר ושיפור יחסי אות-לכאורה. זה תוצאות שידור נתונים יעיל יותר, צמצום הגמישות וקיבולת הרשת הגוברת. קולטי קוהרנטי, בפרט, שינו רשתות ארוכות-היתר ומטרופולין על ידי כך שהם מאפשרים העברת מספר סיביות לסמל 5G, פונקציות קוהרנטיות יותר ויותר של מרכזי תמיכה אזורית (מרכז) ותפקודי תיבות של מרכזי תמיכה אזוריות (מרכזית) בתאים (מרכזית יותר ויותר) בפונקציות אחוריות) ורשתות מרכז פתוח יותר ויותר (מרכזיות (מרכזיות).

יתר על כן, השימוש באלגוריתמים מתקדמים של שגיאות (FEC) במקבלים אופטיים יכול לשפר את הרגישות האפקטיביים ולהגיע. Soft-decisionyer (SD-FEC) הוא כעת נפוץ במקלטי תחבורה 5G, מתן רווחים מתואמים לתקציבי קישורים גבוהים יותר. שיפורים אלה להבטיח כי 5G שירותים כגון משחק בזמן אמת, נהיגה אוטונומית, אוטומציה תעשייתית לשמור על הגמישות הנדרשת ואמינות גבוהה.

תמיכה ב- Key 5G Use Cases

מקלטים אופטיים חיוניים לתמיכה במגוון רחב של מקרים של שימוש ב-5G על ידי הבטחת הנתונים מועברים במהירות ומדויקת על פני תשתית הרשת.כל מקרה שימוש מטיל דרישות ספציפיות בשכבה התחבורה אופטית:

  • (FLT:0)Enhanced Mobile Broadband (eMBBib): FLT) 1:1 דורש חזרה לקיבולת גבוהה כדי לספק את שיעור הנתונים שיא של 20 Gbps לכל תא.
  • (FLT:0) תקשורת מכונה-Type (mMTC): FLT:1 מעורב מכשירים רבים של IoT כוח נמוך לייצר התפרצויות תנועה ספירודיות. מקלטים אופטיים בשכבה הggregation חייבים להתמודד עם ספירות נמל גבוהות וגודלי החבילה משתנים מבלי להציג Jitter.
  • (FLT:0)Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC): ⁇ FLT:1 דורשות שקיפות ⁇ סטית מתחת ל-1 מ"מ עד הסוף, מקלטים אופטיים עם שקיפות עיבוד נמוכה ושיקום שעון מהיר הם הכרחיים לעמוד בדרישות התזמון המחמירות הללו.

לדוגמה, בתרחיש של מפעל חכם, ה-URLLC מאפשר שליטה בזמן אמת של נשק רובוטי וכלי רכב אוטונומיים מונחים. המקלט האופטיים המשמשים ברשת 5G הפרטית של המפעל חייב לספק ביצועים עקביים אפילו תחת קיצוניות טמפרטורה ורטט. Coarse גל חלוקת מספרxing (CWDM) או מקלטים אופטיים צפופים (DWDWDM) משולבת עם ניטור יכול להבטיח תחבורה רב-אמין.

אדריכלות קבלה אופטית עבור 5G Transport

גילוי ישיר מול Coherent Detection

שתי ארכיטקטורות מקלט עיקריות שולטות בתחבורה של 5G: זיהוי ישיר וגילוי קוהרנטי. המקלטים לזיהוי ישיר הם פשוט ונמוך יותר, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים קצרי-האץ כגון בתוך מרכז נתונים או עבור קישורים לפני 10 ק"מ, אך גילוי ישיר מוגבל ביעילות ספקטרלית ולהגיע בשל חוסר יכולתה לפצות על פיזור ולא-לינאריות.

גילוי קוהרנטי, בעוד מורכב יותר, מציע ביצועים מעולים למרחקים ארוכים יותר ומיומנויות גבוהות יותר.ב-5G, מקלטים קוהרנטי משמשים עבור קישורים אחוריים המשתרעים על פני 80 ק"מ או יותר, ואפילו עבור כמה חיבורים באמצע הדרך שבה יש צורך גבוה דרך חריץ.המסחר בין עלות וביצועים ממשיך להניע חדשנות בפוטניקה ובעיגולי תמונות משולבים, שמטרתם להפחית את הגודל והכוח של המקלטים.

תצלומים ואינטגרציה

אחת המגמות המבטיחות ביותר בטכנולוגיית המקלט האופטית היא שילוב של רכיבים פוטוניים על שבב סיליקון.סיליקון פוטוניקה משלבת מודולים אופטיים, photodetectors, ו-GVate Guides עם CMOS אלקטרוניקה על אחד למות.אינטגרציה זו מפחיתה את צריכת החשמל, משפרת את האמינות, וחתכתחתכת עלויות הייצור.

מודולים וסטנדרטים

תעשיית 5G אימצה במהירות מודולים אופטיים אופציונליים, כגון SFP-28, QSFP-28, QSFP-56, QSFP-DD ו- OSFP.מודולים אלה מכילים את המקלט האופטי, משדר, ובקרים הדרושים בגורם סטנדרטי של OpenSOD. הצד המקבל כולל בדרך כלל PIN או APD photodiode, TIA, ולעתים ADR-S-DS-D.

מגמות ואתגרים עתידיים

בעוד 5G ממשיך להתפתח לקראת 5G-- מתקדם ובסופו של דבר 6G, טכנולוגיית המקלט האופטית חייבת לעמוד בקצב. מגמות מתפתחות כוללות את הפיתוח של מעגלים משולבים פוטוניים (PICs) עם צפיפות גבוהה יותר ופורמטים מתקדמים.מחקר הוא גם על מערכות מקלט הסתגלות שיכולה להתאים באופן דינמי ביצועים המבוססים על תנאי רשת, כגון שינוי פיזור סיבים או יחס של אותות.

phonic Integrated Circles (PICs)

PICs משלב פונקציות אופטיות מרובות - כגון לייזרים, מודטורים, גלאיות ואלמנטים רירית / Demux - על שבב יחיד. עבור מקלטים אופטיים, PICs יכול להפחית את מספר רכיבי דיסקרטיים, שיפור תשואה והורדת עלות ההרכבה.ב 5G, מקלטים מבוססי PIC מפותחים עבור 400G ו-800G לכל אורך גל, באמצעות חומרים כגון in diumsspace (N) ו-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-

Machine Learning for Optical Performance Monitoring

אזור מתפתח נוסף הוא היישום של למידת מכונה (ML) אלגוריתמים בקלטים אופטיים. ML יכול לשמש עבור פיצוי לא ליניאריות, פיזור estimation, וגילוי תקלות. על ידי אימון רשת עצבית על נתוני ביצועים היסטוריים, מקלט יכול באופן אוטומטי להתאים את ברזים שווים, מתחים הטיה, תדרי לייזר כדי לשמור על תפעול אופטימלי.זה הוא בעל ערך במיוחד ב 5G, ניסיון דפוסים של תנועה דינמי ותנאים סביבתיים שונים, לדוגמה, לדוגמה, לחץ על תופעות לוואי של אינטראקציה.

אתגרים לOvercome

עם זאת, אתגרים כגון צמצום אובדן אות, צמצום צריכת החשמל, והשגת ייצור יעיל עלות נשאר.התגברות על המכשולים האלה חיונית לפריסה נרחבת ולמימוש המלא של יכולות 5G.

  • (FLT:0) אובדן זר: 1FLT:1 הפחתה סיבים, אובדן המחבר, אובדן תלוי קוטב של אובדן לקוי של אובדן ירידה של הרשאות. עיצובים פוטודיודה מתקדמים עם אחריות גבוהה יותר זרם כהה נמוך יותר נדרשים, יחד עם אריזה משופרת כדי למזער הפסדים הפיכה אופטית.
  • (FLT:0) Power Conposition:FLT:1; מקלטים קוהרנטיים, במיוחד, לצרוך כוח משמעותי בשל לייזר אווסלטור המקומי, DSP ומנועי מל"ר עבור מפעילי רשת 5G, כל מילימטר שנשמר ברמת המקלט מתורגם לעלויות חשמל נמוכות ופחות פיזור חום במשרדים צפופים וקבינטות מרוחקות.
  • (FLT:0) Cost:BuildFLT:1 בעוד העלות ל bit ירד באופן דרמטי, העלות המוחלטת של מודולים קוהרנטיים ניתן להתאמה גבוהה בהשוואה לגילוי ישיר.החידושים באינטגרציה בקנה מידה ובדיקות אוטומטיות צפויים להפיל עלויות, המאפשר פריסה כלכלית במגזר 5G שבו מגבלות תקציב הן מתוחות יותר, כגון תאים קטנים.
  • (FLT:0) אחריות: (FLT:1) מקלטים אופטיים פרוסים בסביבות 5G בחוץ חייב לפעול על פני טווחי טמפרטורה רחב (-40 מעלות צלזיוס ל +85 ° C) תוך שמירה על מעט-טרור מתחת 10-12.התאם הרמטית, מפרקי מכר חזקים, ונובן-ביכולות בדיקה מסייעות להבטיח אמינות מוכחת שדה.

מחקרים וגילויים אמיתיים

כמה מפעילי רשתות מובילים וספקי ציוד הוכיחו את החשיבות של חדשנות אופטית עבור 5G. לדוגמה, Deutsche Telekom ו- Nokia שיתפו פעולה על משפט שהשתמש 400G מקלטים קוהרנטים עבור 5G backhaul, השגת 400 Gbps מעל 200 ק"מ של סיבים.הניסוי הראה כי מקלטים מתקדמים יכולים לתמוך בצמיחה מסיבית הנדרשת עבור פריסות עירוניות צפופות ללא סיבים חדשים.

בדוגמה אחרת, מפעיל טלקום סיני פרסם רשת תחבורה אופטית (OTN) באמצעות מקלטים קוהרנטיים של כל נקודה של ggregation עבור רשת 5G עומדות שלהם.המקבלים אפשרו גל באורך גל ופעולה רשת גמישה, המאפשר למפעיל להקצות רוחב פס דינמי בהתבסס על הביקוש התנועה.

עבור המגזר העסקי, מערכת יפנית Integrator בנתה רשת 5G פרטית עבור מפעל ייצור. המקלטים האופטיים המשמשים בקישורי eCPRI של הרשת התבססו על 25G APD עם CDR משולב. אלה מקלטים טיפלו בפליטת החיוב הנמוך הנידרש לשליטה מסונכרונית, השגת גירעון עגול מתחת ל- 100 שניות.

מסקנה

הצומת של טכנולוגיית המקלט האופטית ותשתיות רשת 5G הוא תחום קריטי של חדשנות המתבססת על עתיד התקשורת העולמית.המשך התקדמות בביצוע פוטודקטור, שילוב מקלט משותף, ו-DSP מתקדם יניח התפתחויות מהירות יותר, אמינות ויעילות יותר, תמיכה בביקוש הגדל ליישומים המונעים על ידי נתונים בסופו של דבר ברחבי העולם. כמו 5G מרחיב לאוטומציה תעשייתית, ערים חכמות ומעבר, מקלט אופטיים, יישארו יסודות אלה עם סוללות מאובטחים ומאובטחים, אשר יהיו זמינים, ומאובטחים, עם תקנים חדשים, ומאובטחים, ומאובטחים, אשר יהיו זמינים, ומאובטחים, כדי להבטיח את דרישות עיצוביים של כל אחד, עם למערכות מהירות של מערכות מידע, ומוצרים חדשים, ומוצרים חדשים, ומוצרים חדשים, ומוצרים חדשים, ומוצרים חדשים, ומוצרים חדשים, עם למערכות מאובטחים יותר, עם למערכות מאובטחים, כדי להבטיח את דרישות מהירות של רשתות מאובטחים, כמו 5Gate רשתות מאובטחים, כמו 5Gate רשתות מאובטחים יותר, כדי להבטיח את דרישות מהירות של רשתות מאובטחים, כמו 5Gate רשתות מאובטחים, כמו 5Gate רשתות מאובטחים, כדי להבטיח את הגדלים, כדי להבטיח את דרישות מהירות גבוהה יותר, כמו