5Gモバイル光伝送ネットワークソリューション

「第5世代のモバイル通信」は、略して5Gと呼ばれます。 5Gネットワークの主な機能には、大きな帯域幅（最大1Gb / s）、低遅延（1ns）、および大容量接続（接続密度106 / km2）が含まれ、荷重ネットワークの帯域幅、容量、遅延、およびネットワークの柔軟性に関する新しい要件を提供します。 5G基地局のベースバンド信号は、eCPRIプロトコルインターフェイス（標準レート25.16Gb / s）を使用してデジタルで送信されます。 4Gの一般的なステーションを考慮すると、CPRIオプション10レート（24.33Gb / s）に互換性が必要です。
光通信デバイスは、光伝送ネットワークのコアコンポーネントであり、光電変換、波長多重化および多重化、光パワーの分配など、主要なネットワーク物理層の機能を担っています。現在の3G / 4Gネットワークと比較して、ワイヤレス負荷対応ネットワークでの5Gの最大の変化はフロントホールとミドルホールです。 5Gフロントホールは、ベースステーション（AAU）とDU（物理層プロトコルとリアルタイムサービスを扱う分散ユニット）の間の接続を指し、5Gミドルホールは、DUとCU（非リアルタイムを扱う中央ユニット、時間プロトコルとサービス）の間の接続を指します。
無線基地局は通常、通信塔または建物の屋根に設置されます。そのため、フロントホールとミドルホールで使用される光学デバイスは、屋外シーンの使用要求を満たす必要があります。最も重要なことは、デバイスの動作温度範囲が工業グレードの要件、つまり-40℃〜85℃を満たす必要があることです。ちなみに、別の屋内のシーンは、一般に商用グレードの温度要件であり、0℃〜70℃です。
フロントホールシナリオでは、伝送距離のほとんどが10km未満であり、そのうち5km未満が約80％を占め、5km〜10kmが20％を占めています。もちろん、現在のネットワークの理論的な値と実際のアプリケーションの間にはギャップがあります。また、ファイバの経年劣化とリンクの減衰が大きくなるため、カバレッジエリアの距離がクリティカルな値になります、10kmを超える伝送距離が必要になるという問題があります。例えば20km、ミドルホールシナリオでは、伝送距離は10〜40 kmであり、工業用および商用グレードには2つの動作温度要件があります。 5Gフロントホールおよびミドルホールアプリケーション向けに、FiberJP.comは、5Gフロントホールネットワークの10km / 20kmアプリケーション用の25G BiDi / CWDM / DWDM / Tunable SFP28モジュール、および100GBASEを含む一連の産業グレードの光トランシーバーを発売しました（または発売します） -5Gミドルホール（およびバックホール）ネットワークの10km / 40kmアプリケーションに使用される200G QSFP56モジュールとともに、LR4 / 4WDM-40 QSFP28モジュール、5G OMUX、CCWDM、AAWGなどの産業グレードのパッシブ光コンポーネントも提供しています。

図1. 5Gフロントホールとミドルホールのデータレートと距離

光トランシーバの機能は、光ファイバを伝送媒体として使用する光電変換であり、光ネットワークへの最大の投資は常に光ファイバリソースであるため、機器やデバイスを選択する際に最初に考慮すべきことは光ファイバの節約方法です。5Gフロントホールのさまざまなシーンを考慮して、3つのオプション（25G SFP28トランシーバー）を今から選択できます。
まず、光ファイバーリソースが豊富なシーンでは、光ファイバーダイレクト接続のスキーム（One Fiber One Cellとも呼ばれます）を25G BiDi SFP28光トランシーバーを使用して10km / 20km伝送に展開できます。したがって、BiDiスキームは、1つの基地局のフロントホールトラフィックを満たすために3本の光ファイバを必要とするだけであり、クロックの高精度の同期化に役立ちます。これらの中で、ダウンストリーム波長は1310nmまたは1330nmです。現時点では不明です。

図2. 5Gフロントホールの光ファイバー直接接続のスキーム

第二に、光ファイバリソースが不足している場面では、基地局のすべてのサービス波長を単一のファイバまたは光ファイバのペアに多重化して、光ファイバリソースを節約するWDMスキーム、 WDMスキームでは多くのカラー光トランシーバーが必要であるため、設置、スペアパーツ、およびメンテナンスに不便が生じますが、調整可能なトランシーバーを使用してこの問題を解決することができます。 25G CWDM / DWDM /調整可能なSFP28光トランシーバー（OバンドまたはCバンド）、および5G OMUXやCCWDMモジュールなどの産業グレードのパッシブ光コンポーネント。

図3. 5GフロントホールのパッシブWDMスキーム

もちろん、より効率的な方法は、WDMデバイスをベースステーションとDUに直接シンクすることです。つまり、現在のネットワーク2G / 3G / 4Gサービスと互換性があり、より多くのL3層を実現できるアクティブWDMスキームです。ビジネス管理および最適化機能。ただし、このスキームは設備投資を増やします。
第三に、バックボーンファイバリソースが不足している場合、ポイントツーマルチポイント（P2MP）パッシブWDMスキームを展開して、複数のベースステーションのトラフィックを1つのDUに集約できます。これは、ファイバーベースのNステーション（基地局）と呼ばれます。たとえば、一般的に使用される40チャネルAAWG DWDM Mux / Demuxは、6つの基地局をカバーできます（各局には3つのセクタ、合計18 aau、アップストリーム20チャネル、ダウンストリーム20チャネルがあります）。このトポロジは、PONベースのパッシブ光ネットワークに準拠しており、既存のODNネットワークを最大限に活用します。
現在、成熟した商用グレードのAWGのみがあり、動作温度範囲は0℃から75℃です。将来のWDM-PONおよび5Gフロントホールソリューションでも、AWGの動作温度範囲を工業グレード-40〜85℃にさらにアップグレードする必要があり、サーマルおよびアサーマルパッケージングに対するより厳しい要件と、チップグレードの要件をリードします。アサーマルAWGもさらに改善されています。工業用グレードのAWGが成熟していないという条件では、設置環境は商用グレードの温度を満たすには不便ですが、リンクの光パワーバジェットを満たすことはできますが、PLCスプリッター（現在の工業用温度要件を完全に満たすことができます）。
P2MPシーンでは、主に25G CWDM / DWDM /チューナブルSFP28光トランシーバー（OバンドまたはCバンド）、および5G OMUX、CCWDM、AWG、PLCスプリッターなどの産業グレードのパッシブ光コンポーネントを使用します。

図4. 5GフロントホールのP2PMパッシブWDMスキーム