6G Vakfı: Fiber-Optic Backhaul Altyapısı

6G kablosuz teknoloji devrimci ilerleme vaat ediyor olsa da – baz istasyonları bağlayan, dağıtılmış birimler ve temel veri merkezleri, yakın optik teknolojilerle üst düzeye kadar daha fazla trafik idare etmelidir – gerçek dünya performansı, bu talepleri karşılamak için kritik bir şekilde hızlanır ve ön bağlantılar.Bu makale, 6G arka planlı fiber optik teknolojilerle en önemli fiber gelişmeleri inceler.

Fiber Malzemeler ve Kablo Tasarımları

Geleneksel tek mod fiberler düşük verimsizliği (~0.15 dB/km at 1550 nm) telecom ağlarına iyi hizmet etti, ancak 6G kapasite gereksinimleri, malzeme bilimi yeni sınırlara itiyor. Araştırmacılar sinyal kaybını daha da azaltan fiberler geliştiriyor ve uzaysal çokluxing sağlıyor.

Ultra-Low-Loss ve Hollow-Core Fibers

Ultra-low-loss silik fiberler, 0.14 dB/km olarak düşüklüğün düşük olduğu gibi, şimdi ticari olarak kullanılabilir ve tekrarlayıcı olmayan bağlantıları genişletebilir - havadaki ışık hızı, daha fazla umut verici olan fotonik bandgap fiberler, camdan daha yüksek, camdan daha düşük bir hava çekirdeği talep eden ışık, bu fiberler, sertleştirici bir oyun ve yüzeysel fiberler için kıyaslanabilir.

Fotonik Kristal Fiber ve Özel Doping

Fotonic kristal fiberler (PCF) geniş bir spektrumda düşük dağılımı korumak için bir periyodik dizi hava delikleri kullanır, mühendislerin profillerini ve doğrusal olmayan özelliklerini tasarlamalarına izin verir.6G backhaul, PCFs, yüksek ⁇ verimliliğini destekler.Bu özel fiberler, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte 6G bağlantıların arttırılması ve kapasitesi için önemlidir.

Çok-Core ve az sayıdaMode Fibers

Uzay-division multiplexing (SDM) aynı anda birden çok uzaysal kanalı taşıyan fiberlere dayanıyor. Multi-core fibers (MCF), yeni liflerin kendi veri akışlarını iletme yeteneğine sahip olan birkaç bağımsız temel içerir. / çok fazla propagation modları tek bir çekirdek içinde kullanabilir.

Multiplxing Innovations Beyond Wavelong

Wavelong bölümü birdenxing (WDM) yıllardır fiber kapasite ölçeklendirmenin işhorları olmuştur.6G için endüstri, uzay, modu ve yörüngesel angular momentumunu kucaklamak için geleneksel WDM'nin ötesine geçiyor (OAM) çokluxing, önemli ölçüde fiber başına paralel kanalların sayısını artırıyor.

Çok-Core ve Multi-Mode Sistemleri ile Çok Farklı Çoklu Frekans

Not olarak, multi-core ve birkaç mod fiberleri, SDM'nin fiziksel katmanını oluşturur. Ancak pratik SDM sistemleri ayrıca uzun süredir devam eden cihazlar için özel fan-in/fan-out cihazları, yükselteçleri ve sinyal işleme algoritmalarının çekirdekler veya modlar arasındaki geçişlerini yönetmesine olanak tanır. Gelişmiş dijital koherent alıcılar için çoklu-duygun taşıma mimarisine göre, 2023'te bir hesap verebilir.

Orbital Angular Momentum (OAM) Multixing

OAM modları, özel olarak tasarlanmış bir ring-core fiberleri ile ışık taşırken, MCF veya FMF'nin tek başına sunduğu uzaysal kanalların sayısını artırabilir. OAM, ücretsiz uzay optik bağlantıları için daha sık tartışılırken, son araştırma, OAM'ın Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden gelen bir ekip, dört bağımsız OAM'nın fiber modlarını özel olarak kanıtlamıştır.

Sub-Band ve Super-Channel Teknikleri

Uzaysal boyutlarda, optik mühendisler, bir birim olarak geçiş yapabilirler. Alt bant çokluxing C+L gruplarının iyi dilimlere bölünmesine izin verir, süper kanal teknoloji grupları esnek-grid WDM ile birlikte tek bir çok dalga uzunluğundaki kanala bağlanırken, bu yaklaşımlar elektronik işleme yükünü azaltır ve ⁇ kullanımını geliştirir. 6G için, büyük miktardaki agresyon yoluyla agresyon yoluyla toplanmalıdır.

6G için geçiş sistemi gelişmiştir

6G için Fiber optik iletim sistemleri sadece ham kapasite değil aynı zamanda ultra-düşük gecikme, yüksek güvenilirlik ve rahatsızlıklara karşı dayanıklılık. Eş algılamada son gelişmeler, dijital sinyal işleme ve amplifikasyonu bu gereksinimleri ele almaktadır.

Gelişmiş Coherent Modulations and DSP

Modern 6G backhaul, Shannon'un limitine şekillenen olasılıksal akış (DSP) çipleri için doğru bir şekilde kullanacak ve gerçek zamanlı olarak 64-QAM ve 256-QAM gibi biçimler ile, olasılıksal takımyıldızlar ile kombinasyonlar halinde, Shannon'un limitine göre şekillendirilmiş olan Coherent alıcıları, Nokia ve küçük cep dağıtımları için doğru bir şekilde doğru bir şekilde çalıştıracak.

Dağılım Raman ve Hybrid Amplification

Daha uzun bağlantıları ve daha düşük gürültü rakamlarını desteklemek için, yanlışlanmış fiber yükselteçleri (EDFA) dağıtmış Raman amplifikasyonu ile standart hale gelir. Raman amplifikasyonu tüm iletim fiberleri üzerinden dağıtılabilir, sinyal-to-noise oranını uzun süre azaltılabilir.6G için, bu da birggregasyon düğümleri arasında 100 km'den fazla bağlantıya ihtiyaç duyabilir, Raman, elektronik yenileme olmadan yeni tasarımlara ulaşabilir.

Doğruluk ve makine Öğrenme

Kendi kendine fazlı modulation (SPM), bağlantı durumu üzerinde eğitilmiş ve dört dalgalı karıştırma (FWM), hata oranlarını korumak için başlatılan güç artışları olarak ciddi hale gelir.Bu bilişsel yaklaşım, genellikle 6G'nin AI-natif felsefesi ile uyumlu hale gelir ve iptal edebilir.

6G Network Architectures ile Fiber Optiklerin Entegrasyonu

6G, esnek, disaggregated radyo erişimi ağı (RAN) optik ulaşım ile bağlantılı merkezileştirilmiş ve dağıtılmış birimlerle vaat eder. Fiber, yüksek kapasiteli bir boru olarak değil, ağ bölmesinin ayrılmaz bir parçası olarak, senkronizasyon ve kenar hesaplaması olarak önemli bir rol oynar.

Fronthaul/Backhaul Coexistence ve 25G/100G Interfaces

6G'de, merkezileştirilmiş birimler (CU), dağıtılmış birimler (DU), ve radyo birimleri (RU) kullanım alanına göre değişir. Fiber- optik arayüzler 25G, 50G ve 100G gibi işlevleri zaten standarttır.

Fiber Deep ve Fronthaul Evolution

Geçim süresini azaltmak için, endüstri fiberleri erişim ağlarına daha derin itiyor - antene yakın - daha yüksek kapasiteli ön bağlantılara doğru yol açıyor. (FTTA) Yoğun kentsel alanlarda, küçük hücreler WDM-PON ve kendi kendine bağlı optik kanallar birçok radyo noktasına daha fazla hizmet edebilir.

senkronizasyon ve Fiber üzerinde Timing

URLLC ve TDD tabanlı 6G sistemleri, büyük coğrafi alanlarda senkronizasyonu gerektiren alt-mikrosaniye zamanlaması gerektirir. Optik ağlar Beyaz Tavşan protokolü kullanarak hassas zaman dağıtabilir ( IEEE 1588) üzerinde standart gigabit Ethernet bağlantıları üzerine fiber üzerinde. Yeni gelişmeler, zaman-frezemli stabilite ile frekans referansları transfer edebilir.

Hibrit Fiber-Wireless Networks for Hand Coverage

6G ağları saf fiber veya saf kablosuz olmayacak; derin bir şekilde entegre edilmiş hibrit mimariler olacaktır. Gelişmiş fiber optik teknolojiler milimetre dalga (mWave) ve terahertz (THz) sinyalleri doğrudan fiber üzerinde, temel istasyon tasarımını ve gecikme süresini azaltır.

Radyo-over-Fiber (RoF) ve Analog / Dijital Hibrit Sistemleri

Radyo-over-fiber teknikleri, merkez nesile ve RF sinyalleri dağıtımına izin verir. 6G'de RoF, yüksek frekanslı mmWave ve hatta alt-THz taşıyıcıları (100 ve üstü) uzaktan anten birimlerine, her sitedeki kompleks oscillators'ya ihtiyaç duyar. Digital RoF (D-RoF) ve analog RoF her bir fiber optik ağ erişim için ticaret platformlarını gösterir.

Dinamik Routing ve Ağ Fiber Üzerinden Lisans

Yazılım tanımlı ağ (SDN) ve ağ fonksiyonu sanallaştırma (NFV), optik yolların dinamik olarak sağlanmasını sağlar. 6G'de, garanti bantlı optimizasyon algoritmaları, geçncy ve kullanılabilirlik, fiber optik arkahaul. Optik çapraz bağlantı ve seçici anahtarlar (WSS) bu dinamik ortamı desteklemek için standartlaştırılır. Multi-katlı optimizasyon algoritmaları - IP, optik ve kablosuz tabakalar arasında talep üzerine- değiştirilebilir - bu kaynakların hizmet düzeyi anlaşmalara elverişli olması.

Free-Space Optikleri Fiber Daha Fazlası Olarak

Fiber dağıtımın pratik olmadığının alanlarda (örneğin, yoğun kentsel koridorlar, geçici olaylar veya ada umutlu), ücretsiz uzay optik (FSO) bağlantıları, fiber optik arkahaul.Uzmanlık geliştirmeleri, küçük hücrelerin mikro-eptörlükle birlikte taşınmasını sağlar.

Future Outlook ve Open Research Challenges

Yukarıda açıklanan fiber optik teknolojiler hızla ilerliyor, ancak 6G arkahaul'un 6G güvenliği için birkaç zorluk tamamen fark edilebiliyor. Araştırma, klasik veri kanalları ve kuantum sinyal işlemenin maliyetini azaltmak için gerekli olacaktır.

Yapay zeka, hata algılamasında artan bir rol oynayacak, kapasite tahminleri ve optik ağlarda modlanabilirlik sağlayacaktır. AI ve fotonikler arasındaki sinerji, önümüzdeki on yıl boyunca tüm kaynakları kendi optimize etmek için bekleniyor.

Özetle, fiber optik teknolojiler sadece 6G arkasını desteklemez - ultra-düşüksüz olmayan kablolardan, 6G'nin eşsiz yetenekleri için fiziksel temel oluşturacaktır: holografik iletişim, immersive genişletilmiş gerçeklik, otonom sistemler ve pervask olmayan IoT.Bu teknolojiler olgun ve yakın zamanda, on yıl boyunca verilen ilerlemeler, on yıl boyunca, daha önce açıklanan bir dijital elektrik akımı oluşturmak için fiziksel temel oluşturacaktır.