Qu'est-ce que la technologie 25G WDM de 5G Fronthaul?

Alors que la technologie 5G accélère son grande échelle déploiement commercial, le nombre de stations de base de communication 5G construites par les opérateurs devrait augmenter de façon exponentielle au cours des prochaines années. Le fronthaul 5G est la partie essentielle de la transmission du réseau 5G. La solution technologique frontale basée sur le multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) est devenue le centre d'intérêt de l'industrie. Cet article présentera et évaluera la demande de liaison 5G pour WDM 25G la technologie, les types typiques de solutions techniques WDM fronthaul 5G, les solutions techniques LAN-WDM 25G et sa normalisation.

 

1. Wchapeau est Ffronthaul en 5G?

Le réseau 5G se compose du réseau d'accès (AN), du réseau support et du réseau central (CN). Le réseau d'accès est généralement un réseau d'accès radio (RAN), qui est principalement composé de stations de base de communication. Contrairement à la technologie 4G, la 5G n'est pas constituée de BBU(Unité de bande de base),RRU(Unité radio à distance), ou antenne ; au lieu de cela, il est reconfiguré comme les trois entités fonctionnelles suivantes : CU (unité centralisée, unité de distribution), DU (unité de distribution, unité de distribution) et AAU (unité d'antenne active, unité distribuée). Le RRU 4G et l'antenne d'origine sont combinés en AAU, et le BBU est séparé en CU et DU. Le DU est intégré dans l'AAU, et un CU peut être connecté à plusieurs DU.

Seules deux parties existent dans la connexion au réseau 4G : le front haul et le backhaul. Alors que dans les réseaux 5G, il a évolué en trois parties. Le DU de connexion AAU est appelé fronthaul 5G, le moyen de transport fait référence à la connexion DU avec le CU et le backhaul est le support de communication entre le CU et le réseau central.

2. Qu'est-ce que le WDM ?

Le concept du WDM (signifiant Wavelength Division Multiplexing) consiste à utiliser plusieurs sources lumineuses fonctionnant à différentes longueurs d'onde pour transmettre simultanément quelques flux d'informations indépendants sur la même fibre optique.

 

Au début, l'intervalle de longueur d'onde était contrôlé à quelques dizaines de nm en raison de limites techniques. Ce type de multiplexage par répartition en longueur d'onde dispersée est appelé multiplexage par répartition en longueur d'onde éparse, c'est-à-dire CWDM (Coarse WDM). Au fur et à mesure que la technologie progressait, l'intervalle de longueur d'onde est devenu plus court. Lorsqu'il atteint le niveau de quelques nm, il évolue vers un WDM compact appelé Dense Wavelength Division Multiplexing, ou DWDM (Dense WDM). LAN WDM (ou LWDM)est une sorte de WDM entre CWDM et DWDM. Son espace de canal est d'environ 6.4 nm (800 G), tandis que l'espace de canal CWDM est de 20 nm et l'espace de canal DWDM est de 0.8 nm (100 G).

 

3. T différentechnologie Solutions pour 5G Fronthaul

● DDIRECT Optique FIber Connectactivité

En tant que l'une des principales solutions de connectivité pour le fronthaul 5G,  ofibre optique de liaison dispose de deux méthodes de mise en réseau : l'une est sur une fibre unique unidirectionnelle ; l'autre est sur fibre simple bidirectionnelle (BIDI). Cependant, les ressources en fibre optique peuvent hrépondre rapidement à la demande de connexion directe au réseau fibre dans les zones urbaines où la couverture 5G est déployée en priorité. Ainsi, pour fonctionner normalement en mode CRAN, l'AAU doit se combiner avec d'autres solutions technologiques, dont l'une consiste à multiplexer plusieurs longueurs d'onde sur la même fibre unique pour réduire considérablement l'utilisation des ressources en fibre dans le transport frontal.

 

● Technologie WDM 25G-Une envie de 5G Ftransport maritime

Du point de vue technique, la 5G se caractérise par une vitesse de transmission élevée (de 25 Gbit/s à 100 Gbit/s voire 200 G), une faible latence avec 1 milliseconde et une grande précision de synchronisation d'horloge. Depuis un un grand nombre d'AAU dans le fronthaul 5G sont nécessaires, le coût d'accéder au réseau de support sera augmenter considérablement.

 

Tle réseau frontal 5Gk adoptera largement le eCPRI interface, qui nécessite une vitesse de données de 25G dans la configuration d'un spectre de 100 MHz, d'une antenne 64T/64R et de 16 flux 8 en aval/en amont. 25G multiples Écpri les interfaces doivent être déployées en fronthaul 5G lorsque le spectre sans fil est plus large.

 

Il existe de nombreuses solutions pour la technologie 25G WDM qui peuvent être appliquées au fronthaul 5G, y compris DWDM, CWDM et LAN WDM, comme le montre la figure 1. Le reste de cet article présentera et il analyse ces solutions respectivement. 

◮ Figure 1 Solutions technologiques à la 5G Fronthaul

 

• 4. Réseau de liaison mobile Sstructure Basé sur 25G WDM

Selon les différences d'équipement, la structure de connectivité du réseau optique mobile fronthaul basée sur la technologie WDM peut être divisée en trois types : connectivité WDM active, connectivité WDM semi-active et connectivité WDM passive. La figure 2 montre les trois types de structure.  

 

● AWDM actif Connectivité

Pour le type de pleinement actif Réseau WDM, sa centrale offglace aussi appelée ATU-C (ADSLTransceiverUnit-Centroloffice) et la station de données distante sont tous deux actifs équipements aux interfaces professionnelles claires et intégrés multi-trafic accès au porteur. Mais l'alimentation et installation de télécommande l'équipements doivent être considérés.

 

● Sémi-AWDM actif Connectivité

Pour la structure de réseau WDM semi-actif, son offLa glace est un équipement actif tandis que la station de données distante est simplifiée en tant qu'émetteur-récepteur optique WDM et multiplexeur et démultiplexeur passifs. Ce type doit être confirmé afin que le module optique WDM puisse être installé sur l'équipement de transport de données.

 

● PWDM assif Connectivité

Centre offla glace et la station de données à distance pour le troisième type sont toutes deux à équipements, également simplifiés en tant qu'émetteur-récepteur optique WDM et multiplexeur et démultiplexeur passifs, dont les installations doivent être confirmées sur équipement de transport de données. Par conséquent, du point de vue de la construction, de l'exploitation et de la maintenance du réseau, les 2 premiers types de structure de réseau mobile fronthaul sont préférés au troisième en réalité.

 

◮ Figure 2 Structure de réseau mobile Fronthaul basée sur WDM

 

 

• 5. Solution 5G Fronthaul basée sur 25G DWDM

25G DWDM sans souci peut être appliqué dans longueur d'onde fixe et longueur d'onde accordable en fonction de la longueur d'onde de travail du laser, comme le montre la figure 3. 

 

● Segments de la technologie DWDM 25G

Technologie DWDM utilisé dans longueur d'onde accordable a été largement utilisé dans le réseau optique de 10G, 40Get 100G. Mais il a toujours du mal à répondre à la demande d'applications massives et sensibles aux coûts situations de la couche d'accès au métro. Il existe de nombreuses solutions techniques pour réaliser des lasers accordables, notamment DFB array, DBR, DS DBR, MG-Y, SG DBR, VCSEL, ECL, cavité micro-anneau optique en silicium et cavité de couplage en forme de V, etc., toutes contrôlée par la température, le courant et mécanique.

 

Modules optiques économiques utilisant Technologie DWDM comprenant longueur d'onde accordable comprennent ceux avec une bande C à large bande entièrement réglable et une bande C à bande étroite partiellement réglable. Néanmoins, ce dernier bénéficie d'un avantage de coût plus évident que le premier et certaines sociétés spécialisées dans l'émetteur-récepteur optique et le composant optique ont lancé leurs séries de produits connexes, qui sont disponibles sur le marché actuel.

◮ Figure 3 Segments de la technologie DWDM 25G

 

● G.698.4/PAB-WDM-Un exemple de DWDM

Un bon exemple de ces modules optiques basés sur DWDM technologie avec longueur d'onde accordable is G.698.4(initialement G.métro)solution, aussi appelée PAB-WDM,Pou-Agnostique BWDM idirectionnel option technologique.

 

Son plus grand avantage réside dans ses caractéristiques indépendantes du port, la capacité du module's auto-adaptation en longueur d'onde de bout en bout (sans configuration), et données adaptatives taux, ce qui le rend facile à contrôler et à entretenir. En adoptant le optique top couche technologie de modulation en WDM réseaux, ce G.698.4 h a réalisé le contrôle des messages de l'équipement de tête de réseau (HEE) et le équipement de queue (TEE)  ainsi que le canal de signal (HTMC/THMC). Il est utilisé pour adapter et contrôler le taux de longueur d'onde du module optique accordable à distance afin de réaliser un mécanisme OAM simple et efficace au niveau du système. Veuillez vous référer à la figure 4 comme suit.

◮ Figure 4 G.698.4/Solution Fronthaul PAB-WDM

 

Lors de la conférence ITU-T SG15 qui s'est tenue à Genève en juillet 2019, les opérateurs comme China Unicom, China Telecom, Deutsche Telekom, Telecom Italia et KDDI soulevé leur demande urgente sur le fronthaul 5G sur la base de 25G DWDM La technologie. Pendant ce temps, des entreprises telles que China Unicom et Ericsson ont soumis un rapport de test détaillé connexe et ITU-T SG15 a lancé le projet de développement de la version v698.4 de la norme G.2.0 (débit de données 25G).

 

• 6. Solution technologique basée sur 25G CWDM

 

● Analyse technique de 25G CWDM

Avec le déploiement à grande échelle de 100G CWDM4 modules optiques dans les centres de données, il existe divers applications de lasers qui répondent aux Standard des environnements de centre de données et CWDM4 de qualité commerciale. Les émetteurs-récepteurs à fibre optique à la longueur d'onde de 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm et 1331 nm sont venus à leur mature stade de développement. If Laser CWDM exploite sans contrôle de température TEC, il a tendance à être un grand dérive en température (valeur typique 0.1 nm/°C), rendant difficile la répondre aux exigences de la norme of Précision de longueur d'onde de 13 nm (± 6.5 nm). L'industrie élabore une solution pour assurer la stabilité de la longueur d'onde centrale en tenant compte des chauffages auxiliaires basés sur DML ou du contrôle de la température TEC. Pourtant, l'utilisation d'un réchauffeur ou d'un TEC augmentera le coût de la solution CWDM.

 

Pour les longueurs d'onde plus longues (1351nm, 1371nm, etc.), les lasers DML ont le problème de la dispersion limite, et le coût de la dispersion est relativement élevé, ce qui entraîne un budget de puissance insuffisant pour une transmission par fibre optique de 10 km. Certains pensent résoudre ce problème en utilisant EML ou APD. De même, la longueur d'onde CWDM supérieure à 1371 nm n'a pas d'autre alternative que l'EML en raison de la dispersion limite. La solution CWDM qui adopte l'EML/APD et qui augmente la stabilité de la longueur d'onde par le contrôle assisté par TEC n'est en fait pas rentable comme on s'y attend. En termes de maintenance du réseau, l'utilisation de modules optiques CWDM pour le fronthaul 5G ne permet pas une gestion efficace des modules optiques distants. De plus, il peut y avoir une série de problèmes tels que des difficultés d'identification de longueur d'onde, une gestion compliquée et une maintenance d'équipement peu pratique.

 

● Standardisation of 25G CWDM

Selon Norme UIT-T G.694.2, la longueur d'onde CWDM is de 1271 nm à 1611 nm, avec un intervalle de longueur d'onde de 20 nm, et un total de 18 longueurs d'onde. Cependant, le code d'application 25G CWDM spécifié par la norme ITU-T G.695 a un nombre maximum de canaux de 4, utilisant 4 longueurs d'onde de 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm et 1331 nm; la plage de déviation de longueur d'onde centrale est de ± 6.5 nm, avec une 2km Distance de travail.

 

La figure 5 montre la solution fronthaul 5G actuelle basée sur 25G CWDM La technologie. Il est à noter que des problèmes tels que le budget de puissance insuffisant causé par la température de fonctionnement industrielle et la pénalité de dispersion pour les applications extérieures n'ont pas encore été résolus. Ainsi, il faut prendre des risques s'il est déployé à grande échelle.

 

 

◮ Figure 5 5G Fronthaul basé sur 25G CWDM

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7. La technologie Solution basée sur LAN-WDM 25G

● LAN-WDM 25G Technologie

 

Le laser à longueur d'onde LAN-WDM fonctionne dans la bande O comprenant petit dispersion.  It peut répondre aux exigences des applications industrielles en adoptant le contrôle de température TEC. Avec le déploiement à grande échelle de 100GLR4 modules optiques dans les centres de données et les réseaux d'opérateurs, les lasers LAN-WDM4 de qualité commerciale ont une gamme d'applications plus large, principalement dans les quatre longueurs d'onde de 1295 nm, 1300 nm, 1304 nm et 1309 nm. La chaîne industrielle DML correspondante est relativement plus mature que les autres longueurs d'onde DML. À l'heure actuelle, divers schémas de longueur d'onde pour les applications frontales LAN-WDM ont vu le jour. En plus des normes 4 ondes et 8 ondes spécifiées par l'UIT et l'IEEE, il existe également différents plans de longueur d'onde dans l'industrie. Le schéma à 6 longueurs d'onde couramment utilisé est constitué des 4 longueurs d'onde du LR4, plus deux longueurs d'onde de 1286 nm et 1291 nm.

 

Certain suggère également qui l'espacement des canaux be réduired de 800GHz à 400GHz en ordre pour obtenir plus de longueurs d'onde utilisables, mais il a été pas de standardisation pour cela jusqu'à présent. Lorsque l' LAN-WDM 25G le module optique est utilisé pour le fronthaul 5G, le canal de message de gestion peut être formé via le mode de réglage supérieur de la couche optique spécifié par la norme G.698.4 pour réaliser la gestion du module optique distant. Cependant, la solution LAN-WDM utilisant un laser à longueur d'onde fixe présente des difficultés d'identification de longueur d'onde, une gestion compliquée et une maintenance peu pratique même si la gestion à distance du mode de réglage supérieur est adoptée.

 

● Standardisation of LAN-WDM 25G

Interfaces LAN-WDM, y compris 100G LR4, 200G LR4 et 400GLR8 sont également stipulés dans Norme IEEE 802.3ation. Dans le tableau suivant, vous pouvez consulter les LAN-WDM longueur d'onde actuellement.

 

◮ Norme de longueur d'onde LAN-WDM

 

La norme ITU-T G.959.1 stipule la technologie LAN-WDM 4G à 25 canaux appliquer longueurs d'onde de 1295nm, 1300nm, 1304nm et 1309nm respectivement, et l'espacement des canaux est de 800GHz. Dans le même temps, la technologie LAN-WDM 8G à 50 canaux est également spécifiée. La longueur d'onde centrale des 4 premières ondes est la même que celle du 25G LAN-WDM.

 

Conclusion

Les solutions technologiques pour le fronthaul du réseau 5G lancent la véritable course à offeuh toutes les fonctionnalités de la 5G à grande échelle. Sur la base de l'analyse ci-dessus, il est suggéré de privilégier les solutions bidirectionnelles à fibre optique unique dans les zones où les ressources en fibres optiques sont insuffisantes.

En outre, la grande échelle du réseau frontal 5G et le coût élevé de la construction, ainsi que la maintenance d'équipements/modules optiques de couche d'accès massifs, mettraient dans une certaine mesure les opérateurs et fournisseurs de services 5G à l'épreuve. Si les ressources en fibre restantes sont en pénurie, en particulier dans les zones urbaines denses avec des BBU intensives à grande échelle, la technologie WDM sera la première option pour pallier le manque de fibre dans la couche d'accès de la ville métropolitaine, réduisant ainsi les coûts de construction du réseau.