การปรับใช้แอปพลิเคชันโมดูลออปติก 5G

สหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) กำหนดสถานการณ์การใช้งานหลัก 3 ประการสำหรับ 5G ได้แก่ Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra Reliable Low Latency Communication (uRLLC) และ Massive Machine Type of Communication (mMTC) eMBB มุ่งเน้นไปที่การเติบโตแบบก้าวกระโดดของปริมาณการใช้งานอินเทอร์เน็ตบนมือถือ เพื่อมอบประสบการณ์การใช้งานที่เหนือชั้นยิ่งขึ้นแก่ผู้ใช้อินเทอร์เน็ตบนมือถือ uRLLC มุ่งเน้นไปที่การใช้งานในอุตสาหกรรมเฉพาะทาง เช่น การควบคุมอุตสาหกรรม การแพทย์ทางไกล และการขับขี่อัตโนมัติ ซึ่งมีข้อกำหนดด้านความล่าช้าและความน่าเชื่อถือที่สูงมาก ส่วน mMTC มุ่งเน้นไปที่การใช้งาน เช่น เมืองอัจฉริยะ บ้านอัจฉริยะ และการตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่มุ่งเน้นไปที่การตรวจจับและการรวบรวมข้อมูล

ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เครือข่าย 5G จึงกลายเป็นหนึ่งในหัวข้อสำคัญในวงการสื่อสารปัจจุบัน เทคโนโลยี 5G ไม่เพียงแต่จะช่วยเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูล แต่ยังรองรับการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ได้มากขึ้น ส่งผลให้เกิดความเป็นไปได้มากขึ้นสำหรับเมืองอัจฉริยะ รถยนต์ไร้คนขับ และอินเทอร์เน็ตในทุกสิ่งในอนาคต อย่างไรก็ตาม เบื้องหลังเครือข่าย 5G ยังมีเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำคัญๆ อีกมากมาย หนึ่งในนั้นคือโมดูลออปติคัล

โมดูลออปติคัลเป็นส่วนประกอบหลักของการสื่อสารด้วยแสง ซึ่งส่วนใหญ่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณโฟโตอิเล็กทริกให้เสร็จสมบูรณ์ โดยฝั่งผู้ส่งจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณออปติคัล และฝั่งผู้รับจะแปลงสัญญาณออปติคัลเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในฐานะอุปกรณ์หลัก โมดูลออปติคัลจึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์สื่อสาร และเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุแบนด์วิดท์สูง ความล่าช้าต่ำ และการเชื่อมต่อที่กว้างขวางของ 5G

โครงสร้างโดยรวมของเครือข่ายการสื่อสารสำหรับผู้ประกอบการโทรคมนาคมมักประกอบด้วยเครือข่ายหลัก (backbone network) และเครือข่ายเขตเมือง (city area network) เครือข่ายหลักคือเครือข่ายหลักของผู้ประกอบการ และเครือข่ายเขตเมืองสามารถแบ่งได้เป็นชั้นหลัก ชั้นรวมสัญญาณ (aggregation layer) และชั้นเข้าถึง (access layer) ผู้ประกอบการโทรคมนาคมสร้างสถานีฐานสื่อสารจำนวนมากในชั้นเข้าถึง (access layer) ซึ่งครอบคลุมสัญญาณเครือข่ายไปยังพื้นที่ต่างๆ ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงเครือข่ายได้ ขณะเดียวกัน สถานีฐานสื่อสารจะส่งข้อมูลผู้ใช้กลับไปยังเครือข่ายหลักของผู้ประกอบการโทรคมนาคมผ่านชั้นรวมสัญญาณเขตเมืองและเครือข่ายชั้นหลัก

เพื่อตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์สูง ความหน่วงต่ำ และการครอบคลุมพื้นที่กว้าง สถาปัตยกรรมเครือข่ายการเข้าถึงไร้สาย 5G (RAN) จึงได้พัฒนาจากโครงสร้างสองระดับ ได้แก่ หน่วยประมวลผลแบนด์เบส (BBU) 4G และหน่วยดึงความถี่วิทยุ (RRU) ไปสู่โครงสร้างสามระดับ ได้แก่ หน่วยรวมศูนย์ (CU) หน่วยกระจาย (DU) และหน่วยเสาอากาศแอคทีฟ (AAU) อุปกรณ์สถานีฐาน 5G ได้รวมอุปกรณ์ RRU และอุปกรณ์เสาอากาศดั้งเดิมของ 4G เข้ากับอุปกรณ์ AAU ใหม่ พร้อมกับแยกอุปกรณ์ BBU ดั้งเดิมของ 4G ออกเป็นอุปกรณ์ DU และ CU ในเครือข่ายผู้ให้บริการ 5G อุปกรณ์ AAU และ DU จะส่งสัญญาณไปข้างหน้า อุปกรณ์ DU และ CU จะส่งสัญญาณกลาง และ CU และเครือข่ายหลักจะส่งสัญญาณกลับ

สถาปัตยกรรมสามระดับที่ใช้โดยสถานีฐาน 5G เพิ่มชั้นของลิงก์การส่งข้อมูลออปติคัลเมื่อเปรียบเทียบกับสถาปัตยกรรมระดับที่สองของสถานีฐาน 4G และจำนวนพอร์ตออปติคัลก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นความต้องการโมดูลออปติคัลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

1. เพิ่มอัตราการส่งข้อมูล:

ด้วยข้อกำหนดความเร็วสูงของเครือข่าย 5G อัตราการส่งข้อมูลของโมดูลออปติกจะต้องถึงระดับ 25Gb/s, 50Gb/s, 100Gb/s หรือสูงกว่าเพื่อตอบสนองความต้องการการส่งข้อมูลความจุสูง

2. ปรับให้เข้ากับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน:

โมดูลออปติกจำเป็นต้องมีบทบาทในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน รวมถึงสถานีฐานในร่ม สถานีฐานกลางแจ้ง สภาพแวดล้อมในเมือง ฯลฯ และต้องพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ช่วงอุณหภูมิ การป้องกันฝุ่น และการกันน้ำ

3. ต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูง:

การติดตั้งเครือข่าย 5G ขนาดใหญ่ส่งผลให้มีความต้องการโมดูลออปติกจำนวนมาก ดังนั้นต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูงจึงเป็นข้อกำหนดสำคัญ ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการปรับปรุงกระบวนการ ต้นทุนการผลิตโมดูลออปติกจึงลดลง และประสิทธิภาพและกำลังการผลิตก็เพิ่มขึ้น

4. ความน่าเชื่อถือสูงและช่วงอุณหภูมิเกรดอุตสาหกรรม:

โมดูลออปติคัลในเครือข่ายพาเรอร์ 5G ต้องมีความน่าเชื่อถือสูงและสามารถทำงานได้อย่างเสถียรในช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรมที่รุนแรง (-40℃ ถึง +85℃) เพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการใช้งานและสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน

5. การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของออปติคอล:

โมดูลออปติกจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของออปติกเพื่อให้มั่นใจถึงการส่งสัญญาณที่เสถียรและการรับสัญญาณออปติกคุณภาพสูง รวมถึงการปรับปรุงการสูญเสียแสง ความเสถียรของความยาวคลื่น เทคโนโลยีการมอดูเลต และด้านอื่นๆ