Implantação 5G de aplicações de módulos ópticos

A União Internacional de Telecomunicações (UIT) define três principais cenários de aplicação para o 5G: Banda Larga Móvel Aprimorada (eMBB), Comunicação Ultraconfiável de Baixa Latência (uRLLC) e Comunicação Massiva de Máquina (mMTC). A eMBB visa principalmente o crescimento explosivo do tráfego de internet móvel, proporcionando uma experiência de aplicação mais extrema para usuários de internet móvel; a uRLLC visa principalmente aplicações verticais da indústria, como controle industrial, telemedicina e direção autônoma, que exigem requisitos extremamente altos de atraso e confiabilidade; a mMTC visa principalmente aplicações como cidades inteligentes, casas inteligentes e monitoramento ambiental, que visam detecção e coleta de dados.

Com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, a rede 5G se tornou um dos temas mais comentados no campo da comunicação atual. A tecnologia 5G não só nos proporcionará velocidades de transferência de dados mais rápidas, como também suportará mais conexões entre dispositivos, criando assim mais possibilidades para futuras cidades inteligentes, veículos autônomos e a Internet das Coisas. No entanto, por trás da rede 5G, existem muitas tecnologias e equipamentos essenciais, um dos quais é o módulo óptico.

O módulo óptico é o componente central da comunicação óptica, realizando principalmente a conversão fotoelétrica. A extremidade emissora converte o sinal elétrico em sinal óptico, e a extremidade receptora converte o sinal óptico em sinal elétrico. Como dispositivo central, o módulo óptico é amplamente utilizado em equipamentos de comunicação e é a chave para alcançar alta largura de banda, baixo atraso e ampla conexão 5G.

A estrutura geral das redes de comunicação para operadoras de telecomunicações geralmente inclui redes de backbone e redes de área metropolitana. A rede de backbone é a rede principal da operadora, e a rede de área metropolitana pode ser dividida em camada de núcleo, camada de agregação e camada de acesso. As operadoras de telecomunicações constroem um grande número de estações base de comunicação na camada de acesso, cobrindo os sinais de rede para diversas áreas, permitindo que os usuários acessem a rede. Ao mesmo tempo, as estações base de comunicação transmitem os dados do usuário de volta para a rede principal das operadoras de telecomunicações por meio da camada de agregação metropolitana e da camada principal da rede.

Para atender aos requisitos de alta largura de banda, baixa latência e ampla cobertura, a arquitetura da rede de acesso sem fio (RAN) 5G evoluiu de uma estrutura de dois níveis: unidade de processamento de banda base (BBU) 4G e unidade de extração de radiofrequência (RRU) para uma estrutura de três níveis: unidade centralizada (CU), unidade distribuída (DU) e unidade de antena ativa (AAU). O equipamento da estação base 5G integra o equipamento RRU original e o equipamento de antena do 4G em um novo equipamento AAU, enquanto divide o equipamento BBU original do 4G em equipamentos DU e CU. Na rede da operadora 5G, os dispositivos AAU e DU formam uma transmissão direta, os dispositivos DU e CU formam uma transmissão intermediária, e a CU e a rede de backbone formam um backhaul.

A arquitetura de três níveis usada pelas estações base 5G adiciona uma camada de link de transmissão óptica em comparação com a arquitetura de segundo nível das estações base 4G, e o número de portas ópticas aumenta, portanto, a demanda por módulos ópticos também aumenta.

1. Aumento da taxa de transmissão:

Com os requisitos de alta velocidade das redes 5G, as taxas de transmissão dos módulos ópticos precisam atingir níveis de 25 Gb/s, 50 Gb/s, 100 Gb/s ou até mais para atender às necessidades de transmissão de dados de alta capacidade.

2. Adapte-se a diferentes cenários de aplicação:

O módulo óptico precisa desempenhar um papel em diferentes cenários de aplicação, incluindo estações base internas, estações base externas, ambientes urbanos, etc., e fatores ambientais como faixa de temperatura, prevenção de poeira e impermeabilização precisam ser considerados.

3. Baixo custo e alta eficiência:

A implantação em larga escala de redes 5G resulta em uma enorme demanda por módulos ópticos, portanto, baixo custo e alta eficiência são requisitos essenciais. Por meio da inovação tecnológica e da otimização de processos, o custo de fabricação de módulos ópticos é reduzido e a eficiência e a capacidade de produção são aprimoradas.

4. Alta confiabilidade e faixa de temperatura de nível industrial:

Os módulos ópticos em redes portadoras 5G precisam ter alta confiabilidade e ser capazes de operar de forma estável em faixas de temperatura industrial adversas (-40 ℃ a +85 ℃) para se adaptar a diferentes ambientes de implantação e cenários de aplicação.

5. Otimização do desempenho óptico:

O módulo óptico precisa otimizar seu desempenho óptico para garantir transmissão estável e recepção de alta qualidade de sinais ópticos, incluindo melhorias em perda óptica, estabilidade de comprimento de onda, tecnologia de modulação e outros aspectos.