光モジュールアプリケーションの5G展開

国際電気通信連合（ITU）は、5Gの3つの主要なアプリケーションシナリオ、すなわち拡張モバイルブロードバンド（eMBB）、超高信頼低遅延通信（uRLLC）、大規模マシンタイプ通信（mMTC）を定義しています。eMBBは主にモバイルインターネットトラフィックの爆発的な増加を目的としており、モバイルインターネットユーザーにさらに高度なアプリケーションエクスペリエンスを提供します。uRLLCは主に産業制御、遠隔医療、自動運転など、時間遅延と信頼性の要件が極めて高い垂直産業アプリケーションを対象としています。mMTCは主にスマートシティ、スマートホーム、環境モニタリングなど、センシングとデータ収集を目的とするアプリケーションを対象としています。

科学技術の継続的な進歩に伴い、5Gネットワ​​ークは今日の通信分野におけるホットな話題の一つとなっています。5G技術は、データ転送速度の向上だけでなく、デバイス間の接続数の増加もサポートし、将来のスマートシティ、自動運転車、IoT（モノのインターネット）の可能性をさらに広げます。しかし、5Gネットワ​​ークの背後には、多くの重要な技術と機器のサポートがあり、その一つが光モジュールです。

光モジュールは光通信の中核部品であり、主に光電変換を行い、送信側では電気信号を光信号に変換し、受信側では光信号を電気信号に変換します。光モジュールはコアデバイスとして通信機器に広く利用されており、5Gの高帯域幅、低遅延、広範囲接続を実現する鍵となります。

通信事業者の通信ネットワークの全体構造は、通常、バックボーンネットワークとメトロポリタンエリアネットワークで構成されます。バックボーンネットワークは事業者のコアネットワークであり、メトロポリタンエリアネットワークはコア層、アグリゲーション層、アクセス層の3つに分けられます。通信事業者はアクセス層に多数の通信基地局を構築し、様々な地域へのネットワーク信号をカバーすることで、ユーザーがネットワークにアクセスできるようにします。同時に、通信基地局はメトロポリタンアグリゲーション層とコア層ネットワークを介して、ユーザーデータを通信事業者のバックボーンネットワークに送信します。

高帯域幅、低遅延、広いカバレッジという要件を満たすため、5G無線アクセスネットワーク（RAN）アーキテクチャは、4Gベースバンド処理装置（BBU）と無線周波数プルアウトユニット（RRU）の2層構造から、集中ユニット（CU）、分散ユニット（DU）、アクティブアンテナユニット（AAU）の3層構造へと進化しました。5G基地局設備は、4Gの従来のRRU設備とアンテナ設備を新しいAAU設備に統合し、4Gの従来のBBU設備をDUとCU設備に分割しました。5Gキャリアネットワークでは、AAUとDUデバイスが順方向伝送を形成し、DUとCUデバイスが中間伝送を形成し、CUとバックボーンネットワークがバックホールを形成します。

5G基地局が採用する3レベルアーキテクチャは、4G基地局の2レベルアーキテクチャに比べて光伝送リンクの層が追加され、光ポートの数も増加するため、光モジュールの需要も増加します。

1. 伝送速度の向上：

5G ネットワークの高速要件により、大容量データ伝送のニーズを満たすには、光モジュールの伝送速度が 25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s 以上のレベルに達する必要があります。

2. さまざまなアプリケーションシナリオに適応します。

光モジュールは、屋内基地局、屋外基地局、都市環境など、さまざまなアプリケーションシナリオで役割を果たす必要があり、温度範囲、防塵、防水などの環境要因を考慮する必要があります。

3. 低コストで高効率：

5Gネットワ​​ークの大規模展開は光モジュールの需要を増大させ、低コストと高効率が重要な要件となります。技術革新とプロセス最適化により、光モジュールの製造コストが削減され、生産効率と生産能力が向上します。

4. 高い信頼性と産業グレードの温度範囲：

5G ベアラ ネットワークの光モジュールは、さまざまな展開環境やアプリケーション シナリオに適応するために、高い信頼性を備え、厳しい産業温度範囲 (-40 ℃ ～ +85 ℃) で安定して動作できる必要があります。

5. 光学性能の最適化：

光モジュールは、光信号の安定した伝送と高品質な受信を実現するために、光損失、波長安定性、変調技術などの改善を含め、光学性能を最適化する必要があります。