25G Fronthaul의 5G WDM 기술이란?

5G 기술이 가속화되면서 대규모 상업적 배포, 사업자가 구축하는 5G 통신 기지국의 수는 향후 몇 년 동안 기하급수적으로 증가할 것으로 예상됩니다. 5G 프론트홀은 5G 네트워크 전송의 필수적인 부분입니다. 파장 분할 다중화(WDM)를 기반으로 하는 프런트홀 기술 솔루션이 업계의 초점이 되었습니다. 이 기사에서는 5G 프런트홀 수요를 제시하고 평가합니다. 25G WDM 기술, 5G Fronthaul WDM 기술 솔루션의 일반적인 유형, 25G LAN-WDM 기술 솔루션 및 표준화.

 

1. W모자가있다. F5에서 론홀G?

5G 네트워크는 액세스 네트워크(AN), 베어러 네트워크 및 코어 네트워크(CN)로 구성됩니다. 액세스 네트워크는 일반적으로 RAN(Radio Access Network)으로 주로 통신 기지국으로 구성된다. 4G 기술과 달리 5G는 뿌(베이스 밴드 유닛),RRU(원격 무선 장치), 또는 안테나; 대신 CU(중앙 집중식 장치, 분산 장치), DU(분산 장치, 배포 장치) 및 AAU(능동 안테나 장치, 분산 장치)의 세 가지 기능 엔터티로 재구성됩니다. 원래의 4G RRU와 안테나는 AAU로 결합되고 BBU는 CU와 DU로 분리됩니다. DU는 AAU에 내장되어 있으며 하나의 CU가 여러 DU에 연결될 수 있습니다.

4G 네트워크 연결에는 프론트 홀과 백홀의 두 부분만 존재합니다. 5G 네트워크에서는 세 부분으로 발전했습니다. DU를 연결하는 AAU를 5G 프론트홀이라고 하고, 미들홀은 CU와 DU 연결을, 백홀은 CU와 코어 네트워크 간의 통신 베어러입니다.

2. WDM이란 무엇입니까?

WDM(파장 분할 다중화를 의미)의 개념은 동일한 광섬유를 통해 몇 개의 독립적인 정보 스트림을 동시에 전송하기 위해 서로 다른 파장에서 작동하는 다중 광원을 사용하는 것입니다.

 

초기에는 기술적 한계로 인해 파장 간격이 수십 nm 이내로 제어되었습니다. 이러한 분산 파장 분할 다중화를 희소 파장 분할 다중화라고 하며, 이를 CWDM(Coarse WDM)이라고 합니다. 기술이 발전함에 따라 파장 간격이 짧아졌습니다. 몇 nm 수준에 도달하면 DWDM(Dense WDM)이라고 하는 소형 WDM으로 발전합니다. LAN WDM(또는 LWDM)CWDM과 DWDM 간의 일종의 WDM입니다. 채널 공간은 약 6.4nm(800G)이고 CWDM 채널 공간은 20nm, DWDM 채널 공간은 0.8nm(100G)입니다.

 

3. 다른 T전자 기술 솔루션 5G 프론트 홀

● Direct O피칼 F이버 C온넥트활동

5G 프론트홀을 위한 주요 연결 솔루션 중 하나로, 곧장 o광섬유 연결 두 가지 네트워킹 방법이 있습니다. 하나는 단방향 단일 광섬유를 통한 것입니다. 다른 하나는 양방향 단일 광섬유(비디). 그러나 광섬유 자원은 h도시 지역에서 직접 광섬유 네트워크 연결에 대한 수요를 거의 충족하지 않음 5G 커버리지가 우선적으로 배치되는 곳. 따라서 CRAN 모드에서 정상적으로 작동하기 위해서는 AAU는 다른 기술 솔루션과 결합해야 하며, 그 중 하나는 동일한 단일 광섬유에서 여러 파장을 다중화하여 프런트홀에서 광섬유 리소스 사용을 크게 줄이는 것입니다.

 

● 25G WDM 기술-에 대한 촉구 5G F론홀

기술적인 관점에서 5G는 높은 전송 속도(25Gbit/s에서 100Gbit/s, 심지어 200G까지), 1밀리초의 짧은 대기 시간, 높은 클록 동기화 정확도를 특징으로 합니다. 이후 5G 프론트홀에서 많은 수의 AAU가 필요합니다., 비용 베어러 네트워크 액세스 의지 크게 증가합니다.

 

T그는 5G 프런트홀 네트워크k는 널리 채택할 것입니다 eCPRI 25MHz 스펙트럼, 100T/64R 안테나 및 64개의 다운스트림/업스트림 16 스트림 구성에서 8G의 데이터 속도가 필요한 인터페이스입니다. 다중 25G 에프리 인터페이스는 무선 스펙트럼이 더 광범위할 때 5G 프런트홀에 배치되어야 합니다.

 

DWDM, CWDM, LAN WDM을 포함하여 25G 프런트홀에 적용할 수 있는 5G WDM 기술 솔루션은 그림 1과 같이 많이 있습니다. 이 기사의 나머지 부분에서는 분석하다 이러한 솔루션은 각각. 

◮ Figure1 5G Fronthaul에 대한 기술 솔루션

 

• 4. 모바일 프론트홀 네트워크 S구조 바탕으로 25G WDM

장비의 차이에 따라 WDM 기술 기반의 모바일 프론트홀 광 네트워크 연결 구조는 능동 WDM 연결, 반 능동 WDM 연결 및 수동 WDM 연결의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 그림 2는 세 가지 유형의 구조를 보여줍니다.  

 

● A액티브 WDM C지속성

완전 활성 유형의 경우 WDM 네트워크, 그 중심 offATU-C라고도 불리는 얼음 (ADSLTransceiverUnit-Centoloffice) 및 원격 데이터 스테이션이 모두 활성 상태입니다. 명확한 전문 인터페이스와 통합 장비 다중 트래픽 무기명 액세스. 그러나 전원 공급 장치와 원격 설치 장비 고려되어야 합니다.

 

● S에미A액티브 WDM C지속성

반 능동 WDM 네트워크 구조의 경우 중앙 office는 능동 장비이고 원격 데이터 스테이션은 WDM 광 트랜시버 및 수동 멀티플렉서 및 디멀티플렉서로 단순화됩니다. 데이터 전송 장비에 WDM 광 모듈을 장착하려면 이 유형을 확인해야 합니다.

 

● P적극적인 WDM C지속성

본부 off세 번째 유형의 얼음 및 원격 데이터 스테이션은 모두 수동 장비도 WDM 광 트랜시버 및 수동 멀티플렉서 및 디멀티플렉서로 단순화되어 설치 확인이 필요합니다. 데이터 전송 장비. 따라서 네트워크 구축, 운영, 유지보수 측면에서 2가지 유형의 모바일 프론트홀 네트워크 구조가 현실에서는 XNUMX가지 유형보다 선호된다.

 

◮ 그림 2 WDM 기반 모바일 프론트홀 네트워크 구조

 

 

• 5. 5G Fronthaul 기반의 솔루션 25G DWDM

25G DWDM technology 적용 할 수 있습니다 그림 3과 같이 레이저의 작동 파장에 따른 고정 파장 및 가변 파장. 

 

● 25G DWDM 기술 부문

DWDM 기술 에 사용 가변 파장 의 광 네트워크에서 널리 사용되었습니다. 10G, 40G및 100G. 그러나 대규모 및 비용에 민감한 애플리케이션에 대한 수요를 충족하기 위해 여전히 고군분투하고 있습니다. 상황 메트로 액세스 레이어의 DFB 어레이, DBR, DS DBR, MG-Y, SG DBR, VCSEL, ECL, 실리콘 광학 마이크로 링 캐비티, V자형 커플링 캐비티 등 파장가변 레이저를 구현하기 위한 많은 기술 솔루션이 있습니다. 통제 온도, 전류 및 역학.

 

비용 효율적인 광학 모듈 사용 DWDM 기술 과 가변 파장 여기에는 완전히 조정 가능한 광대역 C-대역과 부분적으로 조정 가능한 협대역 C-대역이 포함됩니다. 그럼에도 불구하고 후자는 전자에 비해 더 분명한 비용 이점을 누리고 있으며 광 트랜시버 및 광 부품을 전문으로 하는 일부 회사는 현재 시장에서 사용할 수 있는 관련 제품 시리즈를 출시했습니다.

◮ 그림 3 25G DWDM 기술의 세그먼트

 

● G.698.4/PAB-WDM-의 예 DWDM

이러한 광학 모듈의 좋은 예는 다음을 기반으로 합니다. DWDM 기술 가변 파장 is G.698.4(원래 지.메트로)솔루션이라고도 하는 PAB-WDM,P오르-A그노시 스파 Bi방향 WDM 기술 옵션.

 

가장 큰 장점은 포트 독립적인 특성, 의 능력 모듈의 종단 파장 자체 적응(구성 없음), 적응형 데이터 율, 쉽게 제어하고 유지 관리할 수 있습니다. 채택하여 광 상단 층 변조 기술 WDM에서 네트워크에서 이 G.698.4 h는 HEE(head-end equipment) 및 테일 엔드 장비(TEE)  뿐만 아니라 신호 채널(HTMC/THMC). 시스템 수준에서 간단하고 효과적인 OAM 메커니즘을 실현하기 위해 원격 조정 가능 광 모듈의 파장 속도를 조정하고 제어하는 ​​데 사용됩니다. 다음 그림 4를 참조하십시오.

◮ 그림 4 G.698.4/PAB-WDM 프론트홀 솔루션

 

15년 2019월 제네바에서 개최된 ITU-T SGXNUMX 회의에서 운영자는 ...을 포함하여 차이나 유니콤, 차이나 텔레콤, 도이치 텔레콤, 텔레콤 이탈리아 및 KDDI 기반으로 5G 프런트홀에 대한 긴급한 요구를 제기했습니다. 25G DWDM 과학 기술. 한편, 다음과 같은 기업 차이나 유니콤 Ericsson은 관련 세부 테스트 보고서를 제출했고 ITU-T SG15는 G.698.4 표준 v2.0 버전(25G 데이터 속도)의 개발 프로젝트에 착수했습니다.

 

• 6. 기반 기술 솔루션 25G CWDM

 

● 기술적 분석 25G CWDM

대규모 배포로 100G CWDM4 데이터 센터의 광 모듈에는 여러 충족하는 레이저의 응용 표준 데이터 센터 환경 및 상용 등급 CWDM4. 의 파장에서 광섬유 트랜시버 1271nm, 1291nm, 1311nm 및 1331nm 그들에게 왔다 성숙한 발달 단계. If CWDM 레이저 운영 TEC 온도 제어 없이, 큰 경향이 있습니다 온도 드리프트(일반적인 값 0.1nm/°C), 어렵게 만드는 표준 요구 사항을 충족 of 13nm(±6.5nm) 파장 정확도. 업계에서는 DML 기반의 보조 히터나 TEC 온도 제어를 고려하여 중심 파장의 안정성을 확보할 수 있는 솔루션을 모색하고 있습니다. 그러나 히터 또는 TEC를 사용하면 CWDM 솔루션의 비용이 증가합니다.

 

더 긴 파장(1351nm, 1371nm 등)의 경우 DML 레이저는 분산 문제가 있습니다. 제한, 그리고 분산 비용이 상대적으로 높기 때문에 10km 광섬유 전송을 위한 전력 예산이 부족합니다. 어떤 사람들은 다음을 사용하여 이 문제를 해결하는 방법에 대해 생각합니다. EML 또는 APD. 마찬가지로 1371nm 이상의 CWDM 파장은 EML 외에는 대안이 없습니다. 분산 한도. EML/APD를 채택하고 TEC 보조 제어에 의해 파장 안정성을 증가시키는 CWDM 솔루션은 실제로 사람들이 기대하는 만큼 비용 효율적이지 않습니다. 네트워크 유지 관리 측면에서 5G 프런트홀에 CWDM 광 모듈을 사용하면 원격 광 모듈을 효과적으로 관리할 수 없습니다. 또한, 파장 식별의 어려움, 복잡한 관리, 불편한 장비 유지 보수 등의 일련의 문제가 있을 수 있습니다.

 

● 표준화 of 25G CWDM

에 따르면 ITU-T G.694.2 표준, CWDM 파장 is 1271nm에서 1611nm까지 파장 간격이 20nm이고 총 18개의 파장이 있습니다. 그러나 ITU-T G.25 표준에서 지정한 695G CWDM 응용 코드는 4nm, 4nm, 1271nm, 1291nm의 1311가지 파장을 사용하여 최대 1331개의 채널 수를 가지고 있습니다.; 중심 파장 편차 범위는 ±6.5nm, 와 2km 작동 거리.

 

그림 5는 다음을 기반으로 하는 현재 5G 프런트홀 솔루션을 보여줍니다. 25G CWDM 과학 기술. 산업용 작동 온도로 인한 전력 예산 부족 및 실외 애플리케이션의 분산 패널티와 같은 문제는 아직 해결되지 않은 것으로 알려졌습니다. 따라서 널리 배포되는 경우 위험을 감수해야 합니다.

 

 

◮ 그림 5 5G CWDM 기반 25G Fronthaul

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7. 기술 기반 솔루션 25G LAN-WDM

● 25G LAN-WDM Technology

 

LAN-WDM 파장 레이저는 O 대역에서 작동합니다. 과 작은 분산.  It 산업 응용 프로그램의 요구 사항을 충족할 수 있습니다 TEC 온도 제어를 채택하여. 대규모 배포로 100G LR4 데이터 센터 및 캐리어 네트워크의 광 모듈, 상업용 LAN-WDM4 레이저는 주로 1295nm, 1300nm, 1304nm 및 1309nm의 4가지 파장에서 더 넓은 범위의 응용 프로그램을 가지고 있습니다. 해당 DML 산업 체인은 다른 파장 DML보다 상대적으로 성숙합니다. 현재 LAN-WDM 프론트홀 애플리케이션을 위한 다양한 파장 체계가 등장했습니다. ITU 및 IEEE에서 지정한 8파 및 6파 표준 외에도 업계에는 다양한 파장 계획이 있습니다. 일반적으로 사용되는 4파장 방식은 LR4의 1286개 파장에 1291nm 및 XNUMXnm의 XNUMX개 파장을 더한 것입니다.

 

일부 또한 제안 그 채널 간격 be 감소d 800GHz ~ 400GHz 순서대로 더 많은 사용 가능한 파장을 얻기 위해 있다 표준화 없음 이를 위해 지금까지. 때 25G LAN-WDM 광 모듈은 5G 프런트홀에 사용되며 원격 광 모듈 관리를 실현하기 위해 G.698.4 표준에서 지정한 광 레이어 상단 조정 모드를 통해 관리 메시지 채널을 형성할 수 있습니다.. 그러나 고정 파장 레이저를 이용한 LAN-WDM 솔루션은 상단 조정 모드의 원격 관리를 채택하더라도 파장 식별의 어려움, 복잡한 관리, 불편한 유지 보수가 있다.

 

● 표준화 of 25G LAN-WDM

100G LR4, 200G LR4 및 400GLR8을 포함한 LAN-WDM 인터페이스 에도 규정되어 있다 IEEE 802.3 표준화에이션. 다음 차트에서 표준화된 내용을 확인할 수 있습니다. LAN-WDM 현재 파장.

 

◮ LAN-WDM 파장 표준

 

ITU-T G.959.1 표준 규정하다 4채널 25G LAN-WDM 기술 신청 파장 각각 1295nm, 1300nm, 1304nm 및 1309nm이며 채널 간격은 800GHz입니다.. 동시에 8채널 50G LAN-WDM 기술도 지정됩니다. 처음 4파의 중심 파장은 25G LAN-WDM과 동일합니다.

 

결론

5G 네트워크 프론트홀을 위한 기술 솔루션이 진정한 경쟁을 시작하고 있습니다. off대규모 5G의 모든 기능을 제공합니다. 위의 분석을 바탕으로 광섬유 자원이 부족한 지역에서는 광섬유 단일 광섬유 양방향 솔루션이 선호됨을 제안합니다.

또한, 5G 프론트홀 네트워크의 대규모, 높은 건설 비용, 대규모 액세스 레이어 장비/광 모듈의 유지 관리로 인해 5G 사업자 및 서비스 제공업체가 어느 정도 어려움을 겪을 수 있습니다. 특히 대규모 집약적 BBU가 있는 밀집된 도시 지역에서 나머지 광섬유 자원이 부족한 경우 WDM 기술은 대도시 액세스 계층의 광섬유 부족을 해소하여 네트워크 구축 비용을 줄이는 첫 번째 옵션이 될 것입니다.