25Gフロントホールの5GWDMテクノロジーとは

5Gテクノロジーが加速するにつれて 大規模 商用展開、事業者によって構築された5G通信基地局の数は、今後数年間で指数関数的に増加すると予想されます。 5Gフロントホールは、5Gネットワ​​ーク伝送の重要な部分です。 波長分割多重（WDM）に基づくフロントホール技術ソリューションは、業界の焦点となっています。 この記事では、5Gフロントホールの需要を提示して評価します 25GWDM テクノロジー、5GフロントホールWDMテクニカルソリューションの典型的なタイプ、25G LAN-WDMテクニカルソリューション、およびその標準化。

 

1. W帽子は F5のロンソールG?

5Gネットワ​​ークは、アクセスネットワーク（AN）、ベアラネットワーク、およびコアネットワーク（CN）で構成されます。 アクセスネットワークは一般に無線アクセスネットワーク（RAN）であり、主に通信基地局で構成されています。 4Gテクノロジーとは異なり、5Gはで構成されていません BBU(ベースバンドユニット)、ルー(リモートラジオユニット）、 またはアンテナ; 代わりに、CU（集中型ユニット、分散型ユニット）、DU（分散型ユニット、分散型ユニット）、およびAAU（アクティブアンテナユニット、分散型ユニット）の4つの機能エンティティとして再構成されます。 元のXNUMXGRRUとアンテナはAAUに結合され、BBUはCUとDUに分離されます。 DUはAAUに組み込まれており、XNUMXつのCUを複数のDUに接続できます。

4Gネットワ​​ーク接続には、フロントホールとバックホールの5つの部分のみが存在します。 5Gネットワ​​ークでは、XNUMXつの部分に進化しました。 DUを接続するAAUはXNUMXGフロントホールと呼ばれ、ミドルホールはCUとのDU接続を指し、バックホールはCUとコアネットワーク間の通信ベアラです。

2. WDMとは何ですか？

WDM（波長分割多重を意味する）の概念は、異なる波長で動作する複数の光源を使用して、同じ光ファイバー上でいくつかの独立した情報ストリームを同時に送信することです。

 

初期の頃は、技術的な制限により、波長間隔は数十nm以内​​に制御されていました。 この種の分散波長分割多重は、スパース波長分割多重と呼ばれ、CWDM（Coarse WDM）です。 技術が進歩するにつれて、波長間隔は短くなりました。 数nmのレベルに達すると、Dense Wavelength Division MultiplexingまたはDWDM（Dense WDM）と呼ばれるコンパクトなWDMに進化します。 LAN WDM（またはLWDM）CWDMとDWDMの間の一種のWDMです。 そのチャネルスペースは約6.4nm（800G）ですが、CWDMチャネルスペースは20nm、DWDMチャネルスペースは0.8nm（100G）です。

 

3. 異なるTechnology の解決策 5Gフロントホール

● Direct Oプティカル Fイベル C接続する性格

5Gフロントホールの主要な接続ソリューションのXNUMXつとして、 直接 opticalファイバー 接続する XNUMXつのネットワーク方法があります。XNUMXつは単方向の単一ファイバーを使用します。 もうXNUMXつは、双方向の単一ファイバー（ビディ）。 ただし、光ファイバーリソースは都市部での直接ファイバーネットワーク接続の需要をほとんど満たしていない ここでは、5Gカバレッジが優先的に展開されます。 したがって、CRANモードで正常に機能するためには、 AAUは、他のテクノロジーソリューションと組み合わせる必要があります。そのXNUMXつは、フロントホールでのファイバーリソースの使用率を大幅に削減するために、同じ単一ファイバー上で複数の波長を多重化することです。

 

● 25GWDMテクノロジー-のための衝動 5G Fロンソール

技術的な観点から、5Gは高速（25Gbit / sから100Gbit / s、さらには200G）、1ミリ秒の低遅延、および高いクロック同期精度を特長としています。 から 5Gフロントホールには多数のAAUが必要です、 コスト ベアラネットワークへのアクセス 意志 大幅に増加します。

 

T彼は5Gフロントホールネットワークkは広く採用します eCPRI インターフェイス。25MHzスペクトル、100T / 64Rアンテナ、および64のダウンストリーム/アップストリーム16ストリームの構成で8Gのデータ速度が必要です。 複数の25G エプリ ワイヤレススペクトルが広い場合は、インターフェイスを5Gフロントホールに展開する必要があります。

 

図25に示すように、5Gフロントホールに適用できる1G WDMテクノロジーには、DWDM、CWDM、LAN WDMなど、多くのソリューションがあります。 分析します それぞれこれらのソリューション。 

◮ 図1Gフロントホールのテクノロジーソリューション

 

• 4. モバイルフロントホールネットワーク S構造 に基づく 25G WDM

機器の違いにより、WDM技術に基づくモバイルフロントホール光ネットワーク接続構造は、アクティブWDM接続、セミアクティブWDM接続、パッシブWDM接続の2つのタイプに分類できます。 図XNUMXに、XNUMX種類の構造を示します。  

 

● Aアクティブ WDM Cネクティビティ

完全にアクティブなタイプの場合 WDMネットワーク、その中心 offATU-Cとも呼ばれる氷 （ADSLTransceiverUnit-Centroloff氷）とリモートデータステーションの両方がアクティブです 明確なプロフェッショナルインターフェースと統合された機器 マルチトラフィック ベアラアクセス。 しかし、電源と リモートのインストール 装置 考慮する必要があります。

 

● SエミAアクティブ WDM Cネクティビティ

セミアクティブWDMネットワーク構造の場合、その中心 off氷はアクティブな機器ですが、リモートデータステーションはWDM光トランシーバーおよびパッシブマルチプレクサーおよびデマルチプレクサーとして簡素化されています。 WDM光モジュールをデータ伝送装置に取り付けるには、このタイプを確認する必要があります。

 

● PアシブWDM Cネクティビティ

セントラル offXNUMX番目のタイプの氷とリモートデータステーションは両方ともパッシブです 機器、またWDM光トランシーバーおよびパッシブマルチプレクサー＆デマルチプレクサーとして簡素化されており、これらの機器への設置を確認する必要があります。 データ転送機器。 したがって、ネットワークの構築、運用、保守の観点から、実際には最初の2種類のモバイルフロントホールネットワーク構造がXNUMX番目のネットワーク構造よりも優先されます。

 

◮ 図2WDMに基づくモバイルフロントホールネットワーク構造

 

 

• 5.に基づく5Gフロントホールソリューション 25G DWDM

25GDWDM テクノロジー で適用することができます 図3に示すように、レーザーの動作波長に応じた固定波長と調整可能な波長。 

 

● 25GDWDMテクノロジーのセグメント

DWDMテクノロジー で使用される 調整可能な波長 の光ネットワークで広く利用されています 10G, 40G, 100G。 しかし、大規模でコストに敏感なアプリケーションの需要を満たすのにまだ苦労しています 状況 メトロアクセスレイヤーの。 DFBアレイ、DBR、DS DBR、MG-Y、SG DBR、VCSEL、ECL、シリコン光学マイクロリングキャビティ、V型カップリングキャビティなど、波長可変レーザーを実現するための多くの技術的ソリューションがあります。 制御 温度、電流、および 力学.

 

を使用した費用効果の高い光モジュール DWDMテクノロジー 　 調整可能な波長 完全に調整可能なブロードバンドCバンドと部分的に調整可能な狭帯域Cバンドを備えたものを含みます。 それにもかかわらず、後者は前者よりも明らかなコスト優位性を享受しており、光トランシーバーおよび光コンポーネントを専門とする一部の企業は、現在の市場で入手可能な関連製品シリーズを発売しました。

◮ 図3GDWDMテクノロジーのセグメント

 

● G.698.4/PAB-WDM-の例 DWDM

に基づくそのような光モジュールの良い例 DWDM との技術 調整可能な波長 is G.698.4（元々 Gメトロ）ソリューション、別名 PAB-WDM、PまたはAグノーシス主義の B双方向WDM テクノロジーオプション。

 

その最大の利点は、ポートに依存しない特性にあります。 の能力 モジュールさん エンドエンド波長の自己適応（構成なし）、 および適応データ 率、制御と保守が容易になります。 採用することにより  top 層 変調技術 WDMで ネットワークでは、このG.698.4 hは、ヘッドエンド機器（HEE）のメッセージ制御を実現しました。 テールエンド機器（TEE）  信号チャネル（HTMC / THMC）も同様です。 これは、リモートチューナブル光モジュールの波長レートを適応および制御して、システムレベルでシンプルで効果的なOAMメカニズムを実現するために使用されます。 以下の図4を参照してください。

◮ 図4 G.698.4/ PAB-WDMフロントホールソリューション

 

15年2019月にジュネーブで開催されたITU-TSGXNUMX会議では、 配合工業用化学製品の China Unicom、China Telecom、Deutsche Telekom、Telecom Italia、およびKDDI に基づいて5Gフロントホールで緊急の需要を持ち出しました 25G DWDM テクノロジー。 一方、 中国聯通 エリクソンは関連する詳細なテストレポートを提出し、ITU-T SG15はG.698.4標準v2.0バージョン（25Gデータレート）の開発プロジェクトを開始しました。

 

• 6. に基づくテクノロジーソリューション 25G CWDM

 

● テクニカル分析 25G CWDM

の大規模展開で 100G CWDM4 データセンターの光モジュールには、 さまざまな を満たすレーザーのアプリケーション 標準 データセンター環境と商用グレードのCWDM4。 の波長の光ファイバートランシーバー 1271 nm、1291 nm、1311 nm、および1331 nm 彼らに来ました 成熟した 開発段階. If CWDMレーザー 動作 TEC温度制御なし、 大きくなる傾向があります 温度ドリフト（標準値0.1nm /°C）、 するのを難しくします 標準要件を満たします of 13nm（±6.5nm）の波長精度。 業界は、DMLベースの補助ヒーターまたはTEC温度制御を考慮して、中心波長の安定性を確保するためのソリューションを検討しています。 ただし、ヒーターまたはTECを使用すると、CWDMソリューションのコストが増加します。

 

より長い波長（1351nm、1371nmなど）の場合、DMLレーザーには分散の問題があります 制限、および分散のコストが比較的高いため、10kmのファイバー伝送には不十分な電力バジェットが発生します。 を使用してこの問題を解決することを考える人もいます EMLまたはAPD。 同様に、1371nmを超えるCWDM波長には、EML以外の選択肢はありません。   制限。 EML / APDを採用し、TEC支援制御によって波長安定性を向上させるCWDMソリューションは、実際には人々が期待するほど費用効果が高くありません。 ネットワークのメンテナンスに関しては、5GフロントホールにCWDM光モジュールを使用しても、リモート光モジュールを効果的に管理することはできません。 さらに、波長の識別の難しさ、複雑な管理、不便な機器のメンテナンスなど、一連の問題が発生する可能性があります。

 

● 標準化 of 25G CWDM

による ITU-TG.694.2標準, CWDM波長 is 1271nmから1611nmまで、20nmの波長間隔、合計18の波長。 ただし、ITU-TG.25規格で指定されている695GCWDMアプリケーションコードの最大チャネル数は4で、4 nm、1271 nm、1291 nm、および1311nmの1331つの波長を使用します。; 中心波長偏差範囲は±6.5nm、 また、 2km 作動距離。

 

図5は、に基づく現在の5Gフロントホールソリューションを示しています。 25G CWDM テクノロジー。 なお、産業用作動温度による電力バジェット不足や屋外用途の分散ペナルティなどの問題は未だ解決されていません。 したがって、広く展開する場合はリスクを冒す必要があります。

 

 

◮ 図5GCWDMに基づく5Gフロントホール

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7。 技術 に基づくソリューション 25G LAN-WDM

● 25G LAN-WDM テクノロジー

 

LAN-WDM波長レーザーはOバンドで動作します 　 小さい  .  It 産業用アプリケーションの要件を満たすことができます TEC温度制御を採用することにより。 の大規模展開で 100G LR4 データセンターおよびキャリアネットワークの光モジュールである商用グレードのLAN-WDM4レーザーは、主に1295 nm、1300 nm、1304 nm、および1309nmの4つの波長で幅広い用途があります。 対応するDML業界チェーンは、他の波長のDMLよりも比較的成熟しています。 現在、LAN-WDMフロントホールアプリケーション用の多様な波長方式が生まれています。 ITUおよびIEEEによって指定された8波および6波規格に加えて、業界にはさまざまな波長計画もあります。 一般的に使用される4波長方式は、LR4の1286つの波長に加えて、1291nmとXNUMXnmのXNUMXつの波長です。

 

一部 また提案する それ チャネル間隔 be 減らしますd 800GHzから400GHzまで 順番に より多くの使用可能な波長を得るために、しかしそこに されています 標準化なし これまでのところこれのために。 時 25G LAN-WDM 光モジュールは5Gフロントホールに使用され、管理メッセージチャネルはG.698.4規格で指定された光層上部調整モードを介して形成され、リモート光モジュールの管理を実現できます。。 しかし、固定波長レーザーを使用したLAN-WDMソリューションは、トップアジャストメントモードのリモート管理を採用しても、波長識別が難しく、管理が複雑で、メンテナンスが不便です。

 

● 標準化 of 25G LAN-WDM

100G LR4、200G LR4、および400GLR8を含むLAN-WDMインターフェイス にも規定されています IEEE802.3標準化。 次のチャートでは、標準化されたものを確認できます LAN-WDM 現在の波長。

 

◮ LAN-WDM波長標準

 

ITU-TG.959.1標準 規定する 4チャネル25GLAN-WDMテクノロジー 応募する の波長 それぞれ1295nm、1300nm、1304nm、1309nmで、チャネル間隔は800GHzです。。 同時に、8チャネルの50GLAN-WDMテクノロジーも指定されています。 最初の4つの波の中心波長は25GLAN-WDMの中心波長と同じです。

 

まとめ

5Gネットワ​​ークのフロントホール向けのテクノロジーソリューションは、 off大規模な5Gの全機能。 上記の分析に基づいて、光ファイバリソースが不十分な領域では、光シングルファイバ双方向ソリューションが好ましいことが示唆されています。

さらに、大規模な5Gフロントホールネットワークと高額な建設費、および大規模なアクセスレイヤー機器/光モジュールのメンテナンスは、5Gオペレーターとサービスプロバイダーにある程度の課題をもたらします。 残りのファイバーリソースが不足している場合、特に大規模で集中的なBBUがある密集した都市部では、WDMテクノロジーが、大都市のアクセスレイヤーでのファイバーの不足を解消し、ネットワーク構築コストを削減する最初のオプションになります。