イーサネットおよび無線基地局光トランシーバーとは

「オプティカル」とは トランシーバ「

チップをパッケージ化した光モジュールですか？

今日は、業界で理解されている光モジュールとは何かについてお話します。

光モジュールは光ファイバー通信リンクのコンポーネントであり、ファイバーは光ファイバー通信の主役です。

光ファイバーの帯域幅は非常に広く、光の搬送周波数は約 200 THz で、マイクロ波搬送波の数十万倍です。 ほぼ無限の帯域幅と呼んでください。

光ファイバーは超低損失です。 光トランシーバーの電気信号、112G XSR 距離は約 150mm、損失は 22dB。 22dB の損失、つまりエネルギーの 99.3% が消費されます。 112G 電気信号長さ 150mm、消費 22dB。 112G の光信号をファイバーで伝送すると、0.2dB/km の損失で計算すると、110km で 22dB を消費しました。 同じ信号 150mmは電気で、110kmは光で同じ信号が送られますが、これはかなり大きな違いです。 したがって、光ファイバーの損失はほぼゼロと言えます。

光ファイバーは、ガラスを細いフィラメント繊維に引き抜いて作られ、非常に低価格で販売されています。 銅線ケーブルに比べ、ほぼゼロコストと呼ばれます。

光ファイバーで伝送される信号は「光」です。 光は電磁波であり、運動エネルギーを持っています。言い換えれば、光は静止することはできません。

光ファイバーでの光の伝送は、超低コストです。 静止することができないため、信号の切り替え、保存、および計算の低コストを達成することは困難です。

光がスイッチングやコンピューティングを達成できないわけではありません。 光スイッチがあるので、光で簡単な計算もできますし、もちろん光で間接保存も実現できます。 たとえば、CD-ROM ですが、光はスイッチング、コンピューティング、およびストレージの低コスト化を実現できません。

大量の情報の送信と交換の間には、大量の信号変換が必要です。 光信号を電気信号に変換したり、電気信号を光信号に変換したりする必要があります。

膨大な情報量の光電信号の相互変換をいかに低コストで実現できるか。 それは、標準化を達成することによって可能になります。

USB は、携帯電話の Type C データ ケーブルなどの標準化されたインターフェイスであり、市場から非常に安く購入できます。その理由は標準化にあります。

　 光トランシーバ 電気信号と光信号の間の標準化された変換インターフェイスです。 光信号から電気信号に変換する必要があるため、受信している光の中に立っています。 また、電気信号を光信号に変換する必要があり、送信している光の中に立っています。

したがって、光モジュールは通常、光トランシーバモジュールとも呼ばれ、受信と送信の両方を行います。

コスト削減のために標準化が定められているため、光電子インターフェースにおける光インターフェースは、標準サイズの適応を行う必要があります。

外形寸法のサイズを統一するためにも電気信号が必要です。

モジュール全体の外観、すべての側面を明確に定義して、産業コストを最大限に削減する必要があります。

光トランシーバーでは、多くの情報を校正して検出する必要があります。 チャネルレジスタの管理についても定義が標準化されています。 どのビットのどのレジスタがどの意味を表しているのか、明確に書かれています。

光モジュールは信号を送信するように設計されており、相互運用性は信号関連のコーディング形式、コーディング振幅位相信号品質などについて定義されています。

光信号に関連する同じ内容を、光ファイバの性能やアプリケーション シナリオのニーズと一致させて、業界で比較的低コストのアイデアを見つけ、波長に関連する情報を分類し、実行する必要があります。類似製品の統一要件。

光トランシーバーの核心は「相互運用性」と「低コスト」と「標準化」ですが、この考えから脱却してカスタム化や非標準化を行いたい製品が必ずあります。

XNUMXつの理由があります。

XNUMXつ目は、セグメントの業界規模が十分に大きくないことです。 たとえば、コヒーレント トランシーバーのバックボーン ネットワークは、実際には、大部分がマルチメーカーで完全に相互運用することが困難です。 一部のバックボーン光モジュールの総市場規模は、数億/数千万のアクセス ネットワークの市場規模に比べて小さいです。 バックボーン ネットワークのバックボーン モジュールを作成できるメーカーは多くありません。 完全な相互運用性を達成するには、業界で議論されるまでに長い時間がかかり、時間コスト、業界ウィンドウ、および業界規模がそれをサポートするには不十分です。 つまり、市場規模が十分に大きくない場合、相互運用性と低コストを同一視することはできません。

XNUMX つ目の理由は、業界間の競争関係です。 工場 A と工場 B で製造された製品が完全に相互運用可能であれば、顧客は満足し、サプライヤーは不満になります。 そして、発言権を持つ一部のメーカーでは、カスタマイズされた製品を製造します。 この状況は、業界にとって最低コストのオプションではありませんが、一部のメーカーにとっては、メリットを最大化するためのオプションです。

光モジュールの標準化は、主にソフトウェア ハードウェアと信号を指します。 内部実装方法については、標準化は必ずしも必要ではありません。

たとえば、シリコン フォトニクス統合ソリューション、InP 統合ソリューション、または従来のディスクリート ソリューションの選択など、メーカーごとに異なる形式とオプションを使用できます。

イーサネット光モジュールとは

光トランシーバは、光電子信号の単なる変換インターフェイスです。

イーサネット光モジュールは、イーサネットに使用される光モジュールです。 イーサネットとはメッセージ管理 (MIB) とパブリック物理メディア アドレス制御 (MAC) によってローカル エリア ネットワーク (LAN) をサポートできるネットワーク通信テクノロジ。

LAN、ローカル エリア ネットワーク。

建物内で相互接続するネットワークや都市内で相互接続するネットワークをLANと呼ぶことができます。 たとえば、武漢は巨大都市であり、中心都市は数十キロメートルに及びます。

そのため、Ethernet の伝送距離は 40km、10km、100m などとよく耳にします。

イーサネットは LAN 通信をサポートできる技術です。つまり、LAN 通信をサポートできる技術は他にもあります。 たとえば、インフィニバンド。

LAN テクノロジの中で、イーサネットは最も広く使用されており、最大のシェアを占めています。これは、情報管理 (MIB) とパブリック物理メディア アドレス制御 (MAC) によって特徴付けられます。

MAC の単語アドレスから逃れることはほとんどできません。 イーサネットは宅配業者とほぼ同じで、荷送人と収穫者の間で正確な配送を実現するために、アドレス管理、ロジスティクスによって私たちの情報（宅配業者）がどのように管理されているかが分かります。

ユーザーは宅配便（イーサネットのフレーム）を梱包して物流会社に渡し、それを転送（スイッチと光トランシーバー）して、最終的に受信者に届けます。

イーサネットは、市内の物流業者の XNUMX つです。 地方を越えて市外に出たい場合は、通常、情報を再度変換してパッケージ化し、長距離伝送用の WDM (電車など) システムを使用する必要があります。 今回は独自の条件で運行する鉄道貨物による物流管理。

そのため、スイッチの回線側と顧客側には違いがあります。 回線側は ITU-T によって標準が設定され、顧客側は主に IEEE が標準を設定する責任を負います。

イーサネット用光モジュール（WDMコヒーレントモジュールとの比較）には、以下の特長があります。

近距離：0.1～40km

少数の波長: 1 ～ 12 の範囲。 たとえば、データセンターのイーサネット波長の数は 1 または 4 です。5G フォワード イーサネット波長は 1、2、6、12 であり、これらの波長は数が少ないです。

ファイバーでの 2 つ以上の波長の伝送は、WDM 波長分割多重化 (BiDi) です。 CWDM4、CWDM6、イーサネット用のLWDM、およびWDMシステム用のDWDM40、DWDM80…。 .96、120 など。

通信帯域は、主にマルチモードの 850nm および 910nm 帯域と、シングルモードの O 帯域です。 これらのバンドは、低コストのレーザーをサポートします。

VCSEL、DFB、および EML はすべて、波長分割に使用される狭線幅チューナブル レーザーよりもはるかに安価です。

イーサネット用の光モジュールの速度は、さまざまなシナリオで異なります。 これは、LAN に存在するネットワークの不均衡が多すぎるためであり、使用するレートの光トランシーバーの選択は、アプリケーション シナリオによって異なります。

イーサネット光モジュールについて言及する場合、含まれていません WDM ポイントツーポイント伝送として理解されるコヒーレントモジュールとPONモジュール。 しかし実際には、イーサネットのポイントツーマルチポイント伝送であるイーサネット技術に属するPONモジュールの一部があります。

イーサネット光トランシーバーは、メトロ ネットワークの顧客側、ワイヤレス アクセスのフロントホールとミドルホール、バックホール、データ センター (内部)、および有線アクセス タイプで使用できます。 初期の頃、MAN の顧客側とデータ センターは XNUMX つのカテゴリに分割されていましたが、その後、顧客側とデータ センターは徐々に再び XNUMX つのカテゴリに分割されました。

この分割は、初期のデータセンターが小規模であり、メトロ ネットワークの顧客側で共通のモジュールを共有できたことから理解できます。

その後、データセンターはますます大きくなり、カスタムの専用光モジュールは、最高の価格/性能比、より高い効率、およびより低い (ユニット) コストに対する業界の要求に、より一致しました。

データセンター間の相互接続には、以前は汎用であった WDM 長距離伝送モジュールが使用され、以前は WDM システムを使用して独自のデータを伝送し、DC 間のプライベート ネットワークがトラフィックとして使用されていました。データセンター間の規模はますます大きくなりました。

従来の WDM と DCI の背後にあるプライベート ネットワークには多くの一般的な選択肢がある一方で、MAN の顧客側、ワイヤレス アクセスのフロント パスでのバックホール、データ センター内、および有線アクセスのシナリオでは多くの一般的な選択肢がある理由も理解できます ( 400GZRなど）。

無線基地局光モジュールとは

電話をかけるには、固定電話と携帯電話の XNUMX つの方法があります。

電話をかけるだけでなく、インターネットにアクセスする必要もあります。 同様に、XNUMXつは固定ネットワーク（固定ネットワークと呼ばれる）を介して行われ、もうXNUMXつは携帯電話を介してインターネットにアクセスすることであり、モバイルネットワーク、モバイル通信とも呼ばれます。

以前の同軸ケーブルと銅線は有線通信です。 後で、情報量が多すぎるため、光ファイバー銅線があります。 光ファイバーは、信号を伝送し、大量の情報を伝送するファイバーです。 このファイバーも回線であり、有線通信の範疇にも属します。

当初から、モバイル通信にはリターン ラインがありました。 昔は銅線、後に光ファイバーでした。 光ファイバーを使用する場合は、もちろん光モジュールが必要です。

携帯電話との通信範囲をカバーする移動基地局。 そのため、高いところから電磁波を発信する必要があります。

信号を送受信するには、ネットワーク機器が必要です。

1G、2Gの時代、無線基地局の機器はアンテナとともに高い位置に設置されていました。

5G 基地局は 25G 光モジュールを使用します。 つまり、第25世代の移動基地局は、毎秒XNUMX億ビットの情報を処理できる高度な光トランシーバーを使用しています。

1G基地局はアナログ通信のため、品質が悪く、アクセス数も限られています。 2G 基地局、デジタル通信の使用だけでなく、さまざまなデジタル コーディング技術産業を開拓しました。

話は戻りますが、無線基地局の設備を高い位置に設置するにはいくつか問題があります。

 

問題は、事前の設置とその後のメンテナンスの両方で、機器を高い建物に登るための労力がかかることです。

また、携帯電話を使用する人が増えるにつれて、基地局が増えるほど、人件費が非常に高くなります。 第 XNUMX 世代のモバイル基地局まで待ってください。一部のメーカーは、このコストを削減する方法を検討しています。

基地局の機器を分割しますが、アンテナは高く配置する必要があります。 動かせない残りの部分はアンテナを高く追従。 移動できるものは階下に置きます。

これにより、BBUとRRUが生まれました。

RRUは主にRF無線の部分、BBUは主にデジタルベースバンドの部分、BBUはアンテナから分離できる部分です。

RRUとBBUの間の通信回線は「フロントホール」と呼ばれます。

初期の順方向伝送では、光モジュールは必ずしも必要ではなく、長距離伝送には低周波数の銅線を使用できました。 多くのユーザーがいる場合、情報量は非常に多く、銅には高周波の表皮効果があります。

距離が遠くない場合は、マルチモード ファイバーを使用すると導入コストが安くなります。 したがって、以前のフロントホール光トランシーバーは、多くのマルチモード モジュールです。

光ファイバーの特徴は、大容量と長距離です。 BBU を組み合わせることで、分析、配置、保守が容易になります。

光ファイバー通信の技術サポートはリモートです。 これは、AAU と BBU のマルチモードからシングルモードへのファイバーの変更です。

リモートの後、BBU は CO にあり、中央 off局と呼ばれる氷。 A BBU、RRU の束の管理、RRU は後で軽くすることもできます。RRH、H はヘッド、リモート エンドにヘッドが残っているだけです。

3G と 4G には、どちらもフロントホールとバックホールしかありません。

fronthual は、BBU と RRU/RRH の間の接続です。 バックホールは、メイン ネットワークと BBU の間の接続であり、これにはより少ないファイバーとより少ない光モジュールがあります。 ただし、各光トランシーバーはより多くの容量を持ち、各ファイバーはより多くの容量を持ち、情報が失われることはありません。

5G が登場する頃には、効率を高め、コストを削減し、容量を増やす方法を考えるときが来ています。

RRU/RRHとアンテナが一体化したものをAAUと呼びます。

BBU は再度分解され、CU と DU に分割されます。 メインネットワークは多くの CU に接続され、XNUMX つの CU は多くの DU に接続され、XNUMX つの DU は多くの AAU に接続されます。

BBU が引き続き CU と DU に分割される場合、このセクションはちょうど backhual と fronthual の間にあり、middlehual と呼ばれます。

そうしてもコストが削減されない場合、BBU は保持されます。

そのため、5G 展開の初期には、ミドルホール光トランシーバーの個別の定義はありませんでした。 標準はこの機能を保持し、必要に応じて分割を続けます。 これは、一部の「拡張可能な」荷物の柔らかい折り畳み層に似ています。

基地局で使用される光モジュールは、基本的に有線通信の概念であり、光モジュール間は「光ファイバー」で接続されています。

無線基地局の光モジュールとは、無線 RF 通信シナリオで使用される有線 (光ファイバー) 通信の光モジュールを指します。

真のワイヤレス光通信には別のカテゴリがあり、通信のために光が空気中を伝送されます。 このタイプの光トランシーバは、非自由空間光ファイバ導波路有線通信とは異なり、FSO、自由空間光学と呼ばれます。

マイクロ波通信帯域幅よりも高い容量で使用される FSO 真のワイヤレス光通信。 例えば、衛星間の通信、通信回線を宇宙に捨てるのは難しい、大容量通信の必要性。

ワイヤレスの利点を備えた宇宙光学通信には、マイクロ波通信よりも帯域幅が広いという利点もあります。

一般の人々が通話する場合、ワイヤレスはこのわずかな距離または低周波の電磁波キャリアであり、空間 (高周波) の光キャリア通信ではなく、FSO の通信コストは非常に高くなります。