Giriş Giriş Giriş
5G ağlarının hızlı rulou temel olarak telekomünikasyon, umut verici veri hızları, ultra-düşük gecikmeleri ve büyük cihaz bağlantılarını yeniden şekillendirdi.Bu dönüşüm kalbinde henüz sık göz ardı edilen bir bileşene işaret ediyor: optik alıcı ve elektronik işleme arasındaki geçit, optik alıcılar 5G altyapısının sabit taleplerini karşılamak için sürekli olarak evrimleşmeli.Bu makale, ilk fotodetektörlerin erkenden kontrol edilen 5G web sitesinin etkisini izler.
Optik Alıcıların Tarihsel Arka Planları
Optik alıcılar yolculuğu, yalnızca düşük ücretli telefotozi ve erken veri bağlantıları ile başladı. 1980'lerde ve 1990'larda, daha yüksek veri oranlarının geliştirilmesini sağladı:0]P-N klüt fotodiodes), fotodiyolar sınırlı bant genişliği ile, yeterli sadece düşük seviyeli telefotozit fotodiyotlar (PD)[D)[80'ler için)[D)[D)[Düzüğün yüksek çözünürlükte sağladığı yüksek çözünürlükte uzun süreler için gerekli olan bazı durumlarda, yüksek çözünürlükte uzun süreler sağladı.
2000'lerde önemli bir sıçramaya işaret ediyor. Coherent alıcılar, gelen optik sinyali yerel osilatör ile karıştıran, dramatik olarak geliştirilmiş hassasiyet ve ⁇ verimliliği ile karıştıran.Bu teknoloji, internetin arka kemiğini oluşturan 5G'lik bir çok yönlü (WDM) sistemleri için önemli hale geldi.
Optik Alıcılarda 5GG için Anahtar Teknolojisi
Fotodiodes: Core Sensing Element
Modern 5G optik alıcılar hala iki tür fotodiodes'a güveniyor: 03.D:0) fotodiodes[D:2)) ve APDs, uzun süredir gerekli olan sinyal sistemleri için önemli ölçüde daha yüksek hassasiyetler sunar.[D)PDDDDDDD'ler, yüksek çözünürlükte ve düşük gürültüyü korurken, yüksek çözünürlükte 40 °D'ye kadar son derece yüksek çözünürlükte olan ve yüksek çözünürlükte olan hızlar için önemli ölçüde daha yüksek çözünürlüktedir.
Başka bir ortaya çıkan fotodiode türü, elektron ve delik taşımacılığı ile ilgili olarak, 5G mmWave önhaul bağlantıları için frekans sinyalinin on dört gigahertz'a ulaştığını garanti eder. yüksek lineerlik ve şarj gücü de onları analog RoF (radio-over-fiber) uygulamaları için uygun hale getirir.
Transimpedance Amplifiers and Integrated Circuits
Fotodiode optik gücü zayıf bir fotoğrafta dönüştürürken, aİLFLT:0)transimpedans yükseltici (TIA)), sinyalin algılanabilir bir gerilim seviyesine ulaşması gerekir. 5G optik modüllerde, TIAs genellikle parasitik kapasitans ve indükleme için optimize edilmiş, yüksek veri oranlarında sinyalin sağlanması. Gelişmiş silikon-germanyum (SiGe) BiCMOS süreçleri TIAs to achieve 50 GHz while consuming only miliwatts of power – a critical account for intense 5Gdes.
Ek entegrasyon, saat ve veri kurtarma (CDR) devreleri için genişletilebilir (DSPS)[DSP)[DSP)[D)[DSPS)[DG optik modüller bu işlevleri tek bir monolitik veya karma entegre bir devreye dahil eder, örneğin, DSPT:4) Bu kontrol cihazı (DSPT:2) ile entegre edilmiş bir kontrol grubu için özel bir kanal erişimli (DSPT) ile entegre edilmiş bir şekilde yapılır.
Coherent Tespit ve Dijital İşaret İşleme
Doğrudan algılama düşük maliyetli ve kısa erişim 5G bağlantılarında yaygın olarak kalırken, geçişin 5G bağlantılarına izin verir:0) Güçlü algılama[DSPT:1) ile birlikte, Coherent alıcılar hem optik yükleyici, polarizasyon biçimlerine (örneğin, DP-16QAM, DP-64QAM) izin veren yüksek çözünürlükte 800.000'den fazla bağlantıya sahip olurlar.
DSP'nin 5G optik alıcılarının rolü aşırı derecede fazla düşünülemez. 5G'nin esnek alt alanı ile (15, 30, 60, 120 kHz) ve çok sayıda sayısal dalgalamalar, alıcı DSP, gerekli uzunlukları azaltmak için geniş bir sinyal özelliklerini doğrudan ele alır.
Silikon Fotonikleri: Bir Paradigm Shift
Optik alıcı teknolojisindeki en etkili gelişmelerden biri, fotodiodlar, modüller, çokluxers ve hatta lazerler oldu - 5G için, bu da kompakt, düşük güç ve maliyetle üretilen optik transceiversiyonlar sayesinde, fotonikler, fotodiodlar, modüller, çoklu fotonikler ve hatta lazerler - tek bir silikon çiple karşılaştırılabilir performansa karşılaştırılabilir performans gösteren birçok 5G optik modüller.
Silikon fotonik alıcılar genellikle 50-60'a kadar yüksek sorumluluğa ve bant genişliğine sahiptir.[Döneticileri değiştir], silikon fotonikleri, silikon dalga kılavuzlarına entegre edilmiş ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte (Döneticileri) ile yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte (Döneticileri) ile yüksek çözünürlükte (Döneticileri) ilerleyici sistemlerde (Dönetici) kullanılmaktadır.
Silikon fotoniklerinin ölçeklenebilirliği de alg.() ile uyumludur.())) [FONTcal Internetworking Forum)[Döneticileri, silikon fotonik alıcıları, 5G taşıma ağları gibi temel bir şekilde kucaklamaktadır.Yeni tedarikçilere giriş yapmak için bariyeri azaltırken, fotonikler teşvik eder ve maliyetleri doğrudan 5G'e çıkarlar.
5G Network Performansı Üzerine Etkisi
Geliştirilmiş Mobile Broadband (eMBB)
EMBB için vakaları kullanın - ultra yüksek çözünürlüklü video akışı, sanal gerçeklik ve sabit kablosuz erişim - optik alıcılar, kullanıcı başına 10 Gb /s'i aştılar.DSP ile birlikte çalışır ve her iki tek modda ve çok çekirdekli video akışı sağlar, örneğin, bu hızları ön ve arkahaul bağlantılarını oluşturmalıdır.
Ultra-Reliable Low-Latency Communications (URLLC)
Otomatik sürüş ve endüstriyel otomasyon gibi URLLC hizmetleri, son derece geç geç saatlerde gecikmeli devreler için 1 ms. Optik alıcılar bunu makul fiyatlı dijital işlemeye katkıda bulunabilirler[Dönder:0) ve 03.D dönüşüm[D) daha düşük gecikmeli bir şekilde gecikmeler ile doğrudan kontrol edilen DSP'ler, daha basit bir şekilde kontrol edilebilir.
Massive Machine-Type Communications (mMTC)
IoT sensörleri ve akıllı metre dahil olmak üzere mMTC, genellikle milyonlarca cihazdan küçük veri patlamalarını üretir. İşte optik alıcının duyarlılığı ve güç verimliliği önemli. APD tabanlı alıcılar yüksek dinamik trafik modelleri ile düşük maliyetli vericiler kenarda kullanılabilir, genel ağ gücü tüketimini azaltır.
Son Yenilik ve Gelecek Trendleri
Ultra-Fast ve Low-Noise Alıcı Mimarileri
Araştırma, 5G-Advanced ve 6G'nin sonraki nesillerini destekleyecek şekilde, süper iletken nanotel tek foton dedektörleri (SNSPDs)[FONTD)[FONT=FONT=C)[FONT=FONT=C)) ile uyumlu bir şekilde, daha yakın zamanda, daha yakın zamanda, sayısal ölçümleme koşulları ile sınırlı olan ve daha yakın zamanda, yüksek çözünürlükte bulunan bir şekilde ayarlanan yüksek çözünürlükte.
mmWave ve THz Frontends ile entegrasyon
5G, milimetre dalga (mmWave) bandlara ve gelecekte 6G hedefleri alt-THz frekanslarına, optik alıcılara fotonik ve elektronik alanlar arasındaki boşlukları köprülemek zorundadır. [...]D:0)Fotoğrafçı-assisted sinyal nesli ve resepsiyon – bir taşıyıcı tam olarak modlanmış ve sonra elektrik sinyaline dönüştürülür[Dönemli)
Gelişmiş Ambalaj ve Termal Yönetim
Yüksek entegrasyon eğilimi yenilikçi paketleme çözümleri talep eder.ETHFLT:0)3D heterojen entegrasyon), mikro-bump veya bakır sütunları kullanarak elektronik CMOS çipleri ile yığınlama, sinyal bütünlüğü ve gücü azaltılır.)))Temple edilmiş optik diskler (CPO) - optik motorlar ve ASICs ile aynı paketi paylaşıyor - 5G ana ağları için araştırılıyor - bu, 5G bant genişliği ağlarının üstesinden gelmek için araştırıyor.
Meydanlar ve Çözümler
Dikkat çekici ilerlemeye rağmen, birkaç zorluk kalır.Ücretsiz:0)Cost) birincil bir endişedir: Silikon fotonikleri büyük hacimler için per-unital maliyetlere, ilk NRE (eskiden mühendislik) maliyetler, daha küçük operatörler için yavaş yavaşlama teknikleridir.
Bir başka meydan okuma:0)En iyileştiricilik[Dönetici: 0,8|Döneticileri ve 5G bazband birimleri. Standartlar 5G'nin patlamalı trafiği (OTN)) ve DSP algoritmaları için [FLT: 7) 5G bariyerleri en aza indirmek için revizyonlar için optimizasyon sistemi için en düşük maliyetlidir.
Road Ahead: Optik Alıcılar 5G-Advanced ve 6G
İleriye bakıldığında, optik alıcı teknolojileri ağ talepleri ile tandem'de gelişmeye devam edecektir.ETHD:0)5G-Gelişme[Dönderlik süresine göre, yüksek çözünürlükte, alıcıları daha yüksek hassasiyet ve dinamik aralıklarla (Dönetici) bağlar ve alt üst düzeye çıkarmak için 5G (Dönetici) bir sonraki dört gözle görülür.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Optik alıcı teknolojilerinin evrimi 5G ağlarının başarısı için merkezi olmuştur. Basit fotodiodes'dan sofistike bir eşofent alıcıya entegre silikon fotonikleri ile her ilerleme, daha yüksek veri oranlarına doğrudan katkıda bulundu ve 5G'yi tanımlayan ağ operatörleri, en iyi 5G-Gelişen ve ötesindeki hıza doğru hareket eden optik alıcılar, kablosuz iletişimin altındaki yenilikleri doğrudan kucaklayan ve daha bağlantılı bir dünya için daha uyumlu bir şekilde hizmet talep edecektir.