ما هو جهاز الإرسال والاستقبال البصري Ethernet و Wireless Base Station

ما هو "بصري جهاز الإرسال والاستقبال"

هل هي وحدة بصرية معبأة بشريحة؟

سنتحدث اليوم عن ما يعتبر وحدة بصرية كما تفهمها الصناعة.

الوحدة الضوئية هي أحد مكونات وصلة اتصالات الألياف البصرية ، والألياف هي الشخصية الرئيسية لاتصالات الألياف البصرية.

الألياف الضوئية لها عرض نطاق ترددي ضخم ، التردد الحامل للضوء هو حوالي 200 THz ، وهو ما يعادل مئات الآلاف من المرات من ناقلات الميكروويف. يطلق عليه عرض النطاق الترددي اللانهائي تقريبا.

الألياف الضوئية لها خسارة منخفضة للغاية. الإشارة الكهربائية لجهاز الإرسال والاستقبال البصري ، بمسافة 112G XSR يبلغ طولها حوالي 150 مم ، وفقدان 22 ديسيبل. 22 ديسيبل خسارة أي 99.3٪ من الطاقة المستهلكة. 112G إشارة كهربائية طولها 150 مم ، تستهلك 22 ديسيبل. 112G إرسال إشارة ضوئية على الألياف ، وفقًا لفقدان 0.2 ديسيبل / كم للحساب ، 110 كم ، استهلك 22 ديسيبل. نفس الإشارة يتم إرسال نفس الإشارة عن طريق الكهرباء لمسافة 150 مم والضوء لمسافة 110 كم ، وهذا فرق كبير. لذلك نسمي الألياف الضوئية بخسارة صفرية تقريبًا.

الألياف الضوئية مصنوعة من الزجاج المسحوب إلى ألياف خيوط دقيقة وتباع بسعر منخفض للغاية. بالمقارنة مع الكابلات النحاسية ، تسمى تكلفة صفر تقريبًا.

الإشارة المرسلة بواسطة الألياف الضوئية هي إشارة "ضوئية". الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية ، لها طاقة حركية ، بمعنى آخر ، لا يمكن للضوء أن يكون ثابتًا.

تكلفة نقل الضوء في الألياف الضوئية منخفضة للغاية. نظرًا لعدم قدرتها على أن تكون ثابتة ، فمن الصعب تحقيق تكلفة منخفضة لتبديل الإشارات وتخزينها وحسابها.

لا يعني ذلك أن الضوء لا يمكنه تحقيق التبديل أو الحوسبة. نظرًا لوجود مفاتيح ضوئية ، هناك أيضًا حسابات بسيطة باستخدام الضوء ، وبالطبع يمكن للضوء أن يحقق تخزينًا غير مباشر. على سبيل المثال ، الأقراص المضغوطة ، ولكن الضوء لا يمكنه تحقيق تكلفة منخفضة للتبديل والحوسبة والتخزين.

بين نقل وتبادل كميات هائلة من المعلومات ، هناك قدر هائل بنفس القدر من تحويل الإشارة المطلوب. هناك حاجة لتحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية ، وكذلك تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية.

كيف يمكننا تحقيق تكلفة منخفضة لتحويل الإشارات الكهروضوئية لكمية هائلة من المعلومات؟ يمكن أن يتم ذلك من خلال تحقيق التوحيد.

USB هي واجهة قياسية ، مثل كابل بيانات الهاتف الخليوي من النوع C ، من السوق يمكن أن تكون رخيصة جدًا للشراء ، والسبب هو التوحيد.

• جهاز الإرسال والاستقبال البصري هي واجهة التحويل المعيارية بين الإشارة الكهربائية والإشارة الضوئية. لأننا نحتاج إلى التحويل من الإشارات الضوئية إلى الإشارات الكهربائية ، والوقوف في الضوء الذي يستقبله. كما يحتاج إلى تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية ، واقفة في الضوء الذي يبث.

لذلك ، عادةً ما تقوم الوحدة الضوئية بالاستقبال والإرسال ، وتسمى أيضًا وحدة الإرسال والاستقبال الضوئية.

نظرًا لتعريف التوحيد القياسي من أجل تقليل التكاليف ، فإن الواجهة الضوئية في الواجهة الإلكترونية الضوئية مطلوبة لتكييف الحجم القياسي.

الإشارات الكهربائية مطلوبة أيضًا لتوحيد حجم الأبعاد الخارجية.

مظهر الوحدة بأكملها ، يجب تحديد جميع الجوانب بوضوح ، لتعظيم خفض التكاليف الصناعية.

في أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية ، يجب معايرة الكثير من المعلومات واكتشافها. لإدارة سجل القناة أيضا تعريف موحد. أي سجل من أي بت يمثل المعنى ، ولكنه مكتوب أيضًا بوضوح.

تم تصميم الوحدات الضوئية لنقل الإشارات ، ويتم تحديد قابلية التشغيل البيني لتنسيقات التشفير المتعلقة بالإشارة ، وجودة إشارة مرحلة الاتساع للترميز ، وما إلى ذلك.

يجب أن يتطابق نفس المحتوى المتعلق بالإشارات الضوئية مع أداء الألياف الضوئية ، وكذلك احتياجات سيناريوهات التطبيق ، للعثور على تلك الفكرة منخفضة التكلفة نسبيًا في الصناعة ، وتصنيف المعلومات المتعلقة بالأطوال الموجية ، والقيام بذلك. متطلبات التوحيد للمنتجات المماثلة.

جوهر جهاز الإرسال والاستقبال البصري هو "قابلية التشغيل البيني" ، والتكلفة المنخفضة ، والتوحيد القياسي ، ولكن هناك دائمًا بعض المنتجات التي تريد الابتعاد عن هذه الفكرة وإجراء التخصيص وعدم التقييس.

هناك سببان.

الأول هو أن حجم الصناعة للقطاع ليس كبيرًا بما يكفي. على سبيل المثال ، شبكة العمود الفقري لجهاز الإرسال والاستقبال المتماسك ، في الواقع ، نسبة كبيرة من الصعب أن تكون متعددة الشركات قابلة للتشغيل البيني بشكل كامل. حجم السوق الإجمالي لبعض الوحدات البصرية الأساسية صغير مقارنة بحجم السوق الذي يبلغ مئات الملايين / عشرات الملايين من شبكات الوصول. لا يوجد العديد من الشركات المصنعة القادرة على إنشاء وحدات العمود الفقري للشبكة. إذا كان سيتم تحقيق إمكانية التشغيل البيني الكامل ، فسوف يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لمناقشته في الصناعة ، كما أن تكلفة الوقت ونافذة الصناعة وحجم الصناعة ليست كافية لدعمها. أي أنه لا يمكن معادلة قابلية التشغيل البيني والتكلفة المنخفضة عندما لا يكون حجم السوق كبيرًا بما يكفي.

السبب الثاني هو العلاقة التنافسية بين الصناعة. إذا كانت المنتجات المصنوعة بواسطة المصنع A والمصنع B قابلة للتشغيل المتبادل بشكل كامل ، فسيكون العملاء سعداء والموردون غير سعداء. وفي بعض الشركات المصنعة التي لها الحق في التحدث ، سوف يصنعون منتجات مخصصة. هذا الموقف ليس الخيار الأقل تكلفة للصناعة ، ولكن بالنسبة لبعض الشركات المصنعة هو خيار تعظيم الفوائد.

يشير توحيد الوحدات الضوئية بشكل أساسي إلى أجهزة وإشارات البرامج. بالنسبة لطريقة التنفيذ الداخلي ، ليس التوحيد القياسي مطلوبًا بالضرورة.

على سبيل المثال ، اختيار حل تكامل الضوئيات السيليكونية ، أو حل InP المتكامل ، أو الحل التقليدي المنفصل ، يمكن أن يكون للمصنعين المختلفين أشكال وخيارات مختلفة.

ما هي وحدة Ethernet الضوئية

جهاز الإرسال والاستقبال البصري هو ببساطة واجهة تحويل للإشارات الإلكترونية الضوئية.

وحدة Ethernet الضوئية هي وحدة بصرية تستخدم لشبكة Ethernet. ما هو إيثرنت؟ تقنية اتصالات شبكة يمكنها دعم شبكة محلية (LAN) من خلال إدارة الرسائل (MIB) والتحكم في عنوان الوسيط المادي العام (MAC).

LAN ، شبكة المنطقة المحلية.

يمكن تسمية الشبكة التي تتصل داخل مبنى أو شبكة متصلة ببعضها البعض في مدينة بشبكة LAN. على سبيل المثال ، ووهان مدينة ضخمة ، والمدينة المركزية تمتد عشرات الكيلومترات.

لذلك ، غالبًا ما نسمع عن مسافة نقل Ethernet التي تبلغ 40 كم ، 10 كم ، 100 م ، إلخ.

Ethernet هي تقنية يمكنها دعم اتصالات LAN ، بمعنى آخر ، هناك تقنيات أخرى يمكنها دعم اتصال LAN. على سبيل المثال ، Infiniband.

من بين تقنيات LAN ، يعد Ethernet هو الأكثر استخدامًا ويمثل الحصة الأكبر ، والتي تتميز بإدارة المعلومات (MIB) والتحكم في عنوان الوسيط المادي العام (MAC)

بالكاد يمكننا الابتعاد عن كلمة عنوان MAC. تعادل Ethernet تقريبًا شركة البريد السريع ، بالنسبة لكيفية إدارة معلوماتنا (البريد السريع) عن طريق التحكم في العنوان واللوجستيات من أجل تحقيق التسليم الدقيق بين الشاحن والحصاد.

يقوم المستخدم بتعبئة الحقيبة (إطارات Ethernet) وتسليمها إلى شركة الخدمات اللوجستية ، ونقلها (محول وجهاز إرسال واستقبال بصري) ، وأخيراً تسليمها إلى جهاز الاستقبال.

إيثرنت هي واحدة من شركات النقل اللوجيستية في المدينة. إذا كنت ترغب في الخروج من المدينة عبر المقاطعة ، فعادة ما تحتاج إلى تحويل المعلومات وتعبئتها مرة أخرى واستخدام نظام WDM (مثل القطار) للإرسال لمسافات طويلة. هذه المرة ، تعمل الإدارة اللوجستية عن طريق الشحن بالسكك الحديدية على شروطها الخاصة.

لذلك هناك تمييز بين جانب الخط وجانب العميل للمفتاح. يتم تعيين جانب الخط من قبل قطاع تقييس الاتصالات لوضع المعايير ، ويقع جانب العميل في الغالب على عاتق معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) لوضع المعايير.

تحتوي الوحدات الضوئية لشبكة Ethernet (مقارنة بوحدات WDM المتماسكة) على الميزات التالية.

مسافة قصيرة: 0.1-40 كيلو متر

عدد قليل من الأطوال الموجية: تتراوح من 1-12. على سبيل المثال ، عدد الأطوال الموجية لشبكة إيثرنت في مركز البيانات هو 1 أو 4. أطوال موجات إيثرنت 5G للأمام 1 ، 2 ، 6 ، 12 ، هذه الأطوال الموجية قليلة العدد.

إرسال أكثر من 2 أطوال موجية في الألياف هو WDM Wavelength Division Multiplexing ، BiDi ، CWDM4و CWDM6 و LWDM للإيثرنت و DWDM40 و DWDM80 ... لنظام WDM. .96 ، 120 ، وهكذا.

نطاقات الاتصال موجودة بشكل أساسي في نطاقي 850 نانومتر و 910 نانومتر ، بالإضافة إلى النطاق O أحادي الوضع. تدعم هذه العصابات أشعة الليزر منخفضة التكلفة.

تعد كل من VCSELs و DFBs و EMLs أرخص بكثير من الليزر الضيق ذي النطاق الضيق القابل للضبط المستخدم لتقسيم الطول الموجي.

الوحدات الضوئية لشبكة إيثرنت لها معدلات مختلفة في سيناريوهات مختلفة. هذا لأن LAN لديها الكثير من اختلالات الشبكة الموجودة ويعتمد اختيار حجم جهاز الإرسال والاستقبال البصري على سيناريو التطبيق.

عندما نذكر وحدات Ethernet الضوئية ، فإنها لا تشمل WDM وحدات متماسكة ووحدات PON ، والتي تُفهم على أنها إرسال من نقطة إلى نقطة. ولكن في الواقع ، هناك جزء من وحدة PON ينتمي إلى تقنية Ethernet ، وهو نقل Ethernet من نقطة إلى عدة نقاط.

يمكن استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية Ethernet على جانب العميل من شبكات المترو ، والوصول اللاسلكي العادي والوسطي والعكس ، ومراكز البيانات (في الداخل) وأنواع الوصول السلكية. في الأيام الأولى ، تم تقسيم جانب العميل ومركز البيانات بشركة MAN إلى فئة واحدة ، وبعد ذلك ، تم تقسيم جانب العميل ومركز البيانات ببطء إلى فئتين مرة أخرى.

يمكن فهم هذا التقسيم لأن مراكز البيانات المبكرة كانت أصغر ويمكن أن تشترك في وحدات مشتركة على جانب العميل من شبكة المترو.

في وقت لاحق ، أصبحت مراكز البيانات أكبر وأكبر ، وكانت الوحدات البصرية المخصصة أكثر انسجامًا مع طلب الصناعة للحصول على أفضل نسبة سعر / أداء وكفاءة أعلى وتكلفة أقل (وحدة).

تم استخدام وحدات الإرسال بعيد المدى WDM ، والتي كانت للأغراض العامة في السنوات السابقة ، للتوصيل البيني بين مراكز البيانات ، والتي استخدمت أيضًا نظام WDM لنقل البيانات الخاصة بهم في السنوات السابقة ، ثم كانت هناك شبكة خاصة بين DC كحركة المرور بين مراكز البيانات أصبحت أكبر وأكبر.

من المفهوم أيضًا سبب وجود العديد من الخيارات الشائعة في سيناريوهات جانب عميل MAN ، والنقل الخلفي في الممر الأمامي للوصول اللاسلكي ، وداخل مركز البيانات والوصول السلكي ، في حين أن هناك العديد من الخيارات الشائعة في WDM التقليدية والشبكة الخاصة خلف DCI ( مثل 400GZR).

ما هي الوحدة الضوئية للمحطة الأساسية اللاسلكية

لدينا طريقتان لإجراء المكالمات الهاتفية ، الهاتف الأرضي والخلوي.

بالإضافة إلى إجراء المكالمات الهاتفية ، نحتاج أيضًا إلى الوصول إلى الإنترنت. وبالمثل ، يتم أحدهما من خلال شبكة ثابتة (يشار إليها باسم الشبكة الثابتة) والآخر من خلال الهاتف الخلوي للوصول إلى الإنترنت ، والمعروف أيضًا باسم شبكة الهاتف المحمول ، الاتصالات المتنقلة.

الكبل المحوري السابق والأسلاك النحاسية عبارة عن اتصال سلكي. لاحقًا ، نظرًا لأن كمية المعلومات كبيرة جدًا ، يوجد سلك نحاسي من الألياف البصرية. الألياف الضوئية هي الألياف التي تنقل الإشارة ، وتنقل كمية كبيرة من المعلومات. هذه الألياف هي أيضًا الخط ، وهي تنتمي أيضًا إلى فئة الاتصال السلكي.

منذ البداية ، كان لاتصالات الهاتف المحمول خط عودة. في السنوات السابقة ، كان عبارة عن سلك نحاسي ، ثم أصبح فيما بعد أليافًا ضوئية. إذا كنت تستخدم الألياف الضوئية ، بالطبع ، فأنت بحاجة إلى وحدات بصرية.

محطات قاعدة متنقلة لتغطية نطاق معين للاتصال بالهواتف المحمولة. لذلك فهي بحاجة إلى نقل الموجات الكهرومغناطيسية من الأماكن المرتفعة.

هناك حاجة إلى معدات الشبكة لإرسال الإشارات واستقبالها.

في عصر 1G و 2G ، تم وضع معدات هذه المحطات الأساسية اللاسلكية في مكان مرتفع ، جنبًا إلى جنب مع الهوائيات.

تستخدم محطات قاعدة 5G وحدات بصرية 25 جيجا. بعبارة أخرى ، تستخدم محطات القاعدة المتنقلة من الجيل الخامس جهاز الإرسال والاستقبال البصري المتقدم الذي يمكنه معالجة 25 مليار بت من المعلومات في الثانية.

محطة قاعدة 1G هي اتصال تناظري ، والجودة ليست جيدة ، كما أن عدد الوصول محدود. 2G المحطة الأساسية ، واستخدام الاتصالات الرقمية ، ولكن أيضا فتحت مجموعة متنوعة من صناعة تكنولوجيا الترميز الرقمي.

بالعودة إلى الموضوع ، توجد بعض المشكلات في رفع مستوى معدات المحطة الأساسية اللاسلكية.

 

تكمن المشكلة في أن كلاً من التثبيت الأولي والصيانة اللاحقة يتطلبان عمالة لتسلق المباني العالية بالمعدات.

وكلما زاد عدد الأشخاص الذين يستخدمون الهواتف المحمولة ، كلما تم بناء المزيد من المحطات الأساسية ، تكون تكاليف العمالة مرتفعة للغاية. انتظر حتى الجيل الثالث من محطات القاعدة المتنقلة ، يفكر بعض المصنّعين في كيفية تقليل هذه التكلفة.

قم بتقسيم معدات المحطة الأساسية ، ولكن يجب وضع الهوائي على ارتفاع. الأجزاء المتبقية التي لا يمكن تحريكها تتبع الهوائي على ارتفاع. سيتم وضع تلك التي يمكن نقلها في الطابق السفلي.

أدى هذا إلى ولادة BBU و RRU.

RRU هو جزء أساسي من RF اللاسلكي ، BBU هو بشكل أساسي جزء من النطاق الأساسي الرقمي ، BBU هو الجزء الذي يمكن فصله عن الهوائي.

يسمى خط الاتصال بين RRU و BBU "fronthaul".

في الأيام الأولى للإرسال الأمامي ، لم تكن هناك حاجة بالضرورة إلى الوحدات الضوئية ، ويمكن استخدام الأسلاك النحاسية ذات الترددات المنخفضة للإرسال لمسافات طويلة. إذا كان هناك العديد من المستخدمين ، فإن كمية المعلومات كبيرة جدًا ، وسيكون للنحاس تأثير جلدي عالي التردد.

إذا لم تكن المسافة بعيدة ، تكون تكلفة النشر أرخص باستخدام الألياف متعددة الأوضاع. لذا فإن جهاز الإرسال والاستقبال البصري الأمامي في وقت سابق هو الكثير من الوحدات النمطية متعددة الأوضاع.

تتميز الألياف الضوئية بسعة عالية وبمسافات طويلة. من خلال تجميع وحدات BBU معًا ، يصبح التحليل والموقع والصيانة أمرًا سهلاً.

الدعم الفني لاتصالات الألياف البصرية بعيد. إنه تغيير الألياف من الوضع المتعدد إلى الوضع الفردي لوحدات AAU و BBU.

بعد وحدة التحكم عن بعد ، تكون وحدة BBU في المركز المركزي offالجليد ، ودعا المكتب. وحدة BBU ، إدارة مجموعة RRU ، RRU لاحقًا يمكن أن تكون خفيفة أيضًا ، RRH ، H هي الرأس ، مجرد رأس على الطرف البعيد.

الجيل الثالث والرابع ، كلاهما لهما فقط المواصلات العادية والشبكات.

الرابط هو الرابط بين BBU و RRU / RRH. الوصلة الوصلة هي الوصلة بين الشبكة الرئيسية ووحدة BBU ، وهي تحتوي على ألياف أقل ووحدات بصرية أقل. لكن كل جهاز إرسال واستقبال ضوئي لديه سعة أكبر ، ولكل ليف سعة أكبر ، ولا تُفقد المعلومات.

بحلول الوقت الذي يأتي فيه الجيل الخامس ، حان الوقت للتفكير في كيفية أن تكون أكثر كفاءة ، وأقل تكلفة ، وقدرة أعلى.

تم دمج RRU / RRH والهوائي ، يسمى AAU.

تتحلل وحدات BBU مرة أخرى وتنقسم إلى CU و DU. الشبكة الرئيسية متصلة بالعديد من وحدات CU ، ووحدة تحكم واحدة متصلة بالعديد من وحدات DU ، وواحدة DU متصلة بالعديد من وحدات AAU.

إذا استمرت وحدة BBU في الانقسام إلى CU و DU ، فسيكون هذا القسم فقط بين backhual و fronthual ، المسمى midhual.

إذا لم يؤدي ذلك إلى تقليل التكاليف ، فسيتم الاحتفاظ بوحدة BBU.

لذلك في الأيام الأولى لنشر 5G ، لم يكن هناك تعريف منفصل لجهاز الإرسال والاستقبال البصري المتوسط. يحتفظ المعيار بهذه الوظيفة ، إذا لزم الأمر ، يستمر في الانقسام. هذا مشابه للطبقة اللينة القابلة للطي لبعض الأمتعة "القابلة للتوسيع".

الوحدات البصرية المستخدمة في المحطات القاعدية هي في الأساس مفهوم اتصال سلكي ، والوحدات البصرية متصلة بواسطة "ألياف بصرية".

عندما نتحدث عن الوحدات الضوئية للمحطة الأساسية اللاسلكية ، فإننا نشير إلى الوحدات البصرية للاتصالات السلكية (الألياف البصرية) المستخدمة في سيناريوهات الاتصالات اللاسلكية RF.

هناك فئة أخرى من الاتصالات الضوئية اللاسلكية حقًا ، حيث ينتقل الضوء عبر الهواء من أجل الاتصال. يُطلق على هذا النوع من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية FSO ، بصريات الفضاء الحر ، والتي تختلف عن الاتصال السلكي باستخدام الدليل الموجي للألياف الضوئية غير الخالية من الفضاء.

تستخدم اتصالات البصريات اللاسلكية الحقيقية FSO بسعة أعلى من عرض النطاق الترددي لاتصالات الميكروويف. على سبيل المثال ، الاتصال بين الأقمار الصناعية ، من الصعب تفريغ خط اتصال في الفضاء ، والحاجة إلى اتصالات عالية السعة.

تتمتع اتصالات البصريات الفضائية ، مع مزايا اللاسلكي ، بمزايا عرض نطاق أكبر من اتصالات الميكروويف.

الناس العاديون يتصلون ، لاسلكيًا ، هذه المسافة الصغيرة أو الموجة الكهرومغناطيسية ذات التردد المنخفض ، وليس الاتصالات الحاملة الضوئية الفضائية (عالية التردد) ، وتكاليف اتصالات FSO مرتفعة جدًا.