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La ricerca della tecnologia WDM-PON per applicazioni di Fronthaul 5G

Allo stato attuale, la ricerca sulla rete 5G ha costituito la prima ondata, entrando nella fase chiave della ricerca tecnica standard e di ricerca e sviluppo (ricerca e sviluppo). Rispetto alla tecnologia 4G, le prestazioni della rete 5G sono state notevolmente migliorate in termini di capacità di gestione, latenza, numero di connessioni, ecc. Allo stesso tempo, 5G presenta nuove sfide per la rete di fronthaul, come molte nuove richieste sullo sviluppo denso di fibre ottiche, maggiore banda larga di trasmissione e bassa latenza. WDM-PON combina le caratteristiche della tecnologia WDM e della topologia PON. Presenta i vantaggi come larghezza di banda elevata, bassa latenza, risparmio di fibra, funzionamento e gestione semplici, basso costo, ecc. Ha i suoi vantaggi unici nell'applicazione del frontalino 5G, ha prestato molta attenzione negli ultimi anni.

Limitato dalla scadenza standard e tecnica, il tasso di rete commerciale WDM-PON o prototipo sperimentale è relativamente basso, la lunghezza d'onda della singola onda di solito non supera 10Gbps. In 2015, ITU-T ha definito l'architettura e l'indice di WDM-PON (opzione PtP WDM) nello standard NG-PON2. Contemporaneamente, la velocità di linea è stata definita su 10Gbps; Anche le informazioni sull'assegnazione delle lunghezze d'onda e il canale di gestione e controllo ausiliario (AMCC) dei dati OAM sono stati definiti nel sistema WDM-PON. A prescindere dalle richieste sulla larghezza di banda superiore del fronthaul 5G, ITU-T ha recentemente avviato la ricerca sul white paper sulla tecnologia 25G WDM-PON ad onda singola utilizzata nel fronthaul 5G.

L'architettura di rete di WDM-PON 5G Fronthaul

Nell'architettura C-RAN del fronthaul di rete 5G, la funzione BBU sarà ristrutturata come due entità funzionali, CU e DU. Il dispositivo CU realizza la funzione di stack di protocollo non in tempo reale, wireless e di alto livello. Supporta alcune funzioni di rete di base che affondano e l'implementazione del business delle applicazioni edge; Il dispositivo DU realizza la funzione dello strato fisico e la funzione dello strato di trasmissione che ha requisiti più elevati in tempo reale. Per risparmiare il costo della trasmissione tra RRU e DU, per ridurre la larghezza di banda della trasmissione tra RRU e DU, alcune funzioni del livello fisico vengono spostate verso il basso all'implementazione RRU. Allo stato attuale, la standardizzazione dell'interfaccia tra DU e RRU non ha ancora raggiunto il consenso e gli schemi del settore includono principalmente NGFI, eCPRI e CPRI, ecc.

L'architettura di rete del frontone WDM PON 5G è mostrata nella Figura 1, collegamento topologia di rete point-to-multipoint tra DU e RRU basato su WDM PON, WDM PON OLT e ONU rispettivamente collegati a DU e RRU. L'adozione della tecnologia PX multiplexing della lunghezza d'onda e la tecnologia AMCC per realizzare una trasmissione commerciale trasparente tra DU e RRU. I dispositivi OLT effettuano il servizio midhaul tra DU e RRU nello stesso momento in cui il dispositivo OLT realizza il servizio di frontalino tra DU e RRU.

Ricerca sulla tecnologia chiave dell'applicazione WDM PON nel Fronthaul 5G

L'architettura di rete del summenzionato WDM-PON 5G è dotata di caratteristiche tecniche:

L'adozione della topologia di rete PON, per la densa rete di fronthaul 5G, può salvare la distribuzione di fibra ottica in larga misura, può condividere lo spazio esistente di infrastruttura in fibra e spazio della stanza, e può far risparmiare molti costi di costruzione e manutenzione della rete.

L'adozione della tecnologia WDM e AMCC senza elaborazione di frame e schedulazione DBA, rispetto ai dispositivi di carico attivo e ai dispositivi TDM-PON, presenta vantaggi quali jitter a bassa latenza e bassa frequenza, disponibili per adattarsi in modo flessibile a diversi tipi di interfacce di trasmissione frontali.

Larghezza di banda a singola lunghezza d'onda esclusiva, alta efficienza di trasmissione, ampie risorse di larghezza di banda.

OLT può raggiungere xHaul (Fronthaul e Midhaul) condividendo un dispositivo, la piattaforma OLT può essere installata in una sala computer con piscina DU, riducendo i costi delle attrezzature associate e la costruzione della sala computer.

Tecnologia ONU incolore, gestione e gestione a basso costo e semplice.

Piattaforma di accesso ottica unificata, OLT condiviso e supporto delle esigenze aziendali degli utenti mobili e domestici.

Tecnologia ONU incolore a basso costo e alta velocità

Come tecnologia chiave del sistema WDM-PON, la tecnologia incolore ONU generalmente utilizza la tecnologia ONU accordabile basata sulla tecnologia laser sintonizzabile. La trasmissione ad alta velocità può essere facilmente realizzata tramite l'integrazione di un sintonizzatore laser e modulatore. Attualmente, ci sono state varie soluzioni tecnologiche commerciali nel settore, come il laser Distributed Prague Reflector (DBR), il riflettore digitale con riflettore di Supermode distribuito (DS-DBR), il laser a cavità esterna (ECL), il laser a cavità V. Il meccanismo sintonizzabile, la modalità di integrazione, il campo di regolazione della lunghezza d'onda e la differenza di costo degli schemi tecnologici del laser sintonizzabili commerciali 4 sono riportati nella Tabella 1. Dalla tabella 1 si può vedere che il laser sintonizzabile 25G non è attualmente completamente maturo, applicato alla rete di fronthaul 5G. È ancora da studiare in termini di miglioramento della velocità e riduzione dei costi.

La velocità del modulo ottico sintonizzabile può essere migliorata combinando i dispositivi sintonizzabili 10G e la tecnologia di modulazione di ordine superiore, come la modulazione di ampiezza di impulso a livello di 4 (PAM4) e la tecnologia Optical Duobinary (ODB). Il modulo sintonizzabile 25G può essere ottenuto tramite la tecnologia di modulazione di ordine elevato. Da un lato, la catena industriale matura dei componenti ottici 10G può essere utilizzata per ridurre il costo dei componenti ottici, per accelerare lo sviluppo commerciale del modulo ottico sintonizzabile 25G; d'altra parte, le prestazioni anti-dispersione dei laser sintonizzabili ad alta velocità possono essere migliorate e la distanza di trasmissione che il supporto del modulo sintonizzabile può essere aumentata.

Per ridurre il costo del modulo ottico sintonizzabile, oltre all'adozione di laser sintonizzabili a basso costo, è possibile ottenere anche riducendo il costo dell'imballaggio. Ad esempio, combinando la tecnologia AMCC con la tecnologia di monitoraggio della lunghezza d'onda per ridurre il requisito della stabilità della lunghezza d'onda del modulo laser sintonizzabile, realizzare il processo di imballaggio semplificato, in modo tale da raggiungere l'obiettivo di ridurre i costi.

AMCC

La gestione trasparente della trasmissione del frontalino WDM-PON 5G adotta il percorso tecnologico AMCC. La sua caratteristica è di gestire e controllare WDM-PON ONU senza influenzare la trasmissione dei dati, comprese le informazioni sull'assegnazione della lunghezza d'onda e i dati OAM.

In generale, AMCC adotta la soluzione tecnica AMCC trasparente, che richiede che i dati dell'utente non possano essere incapsulati, codificati e aggiunti altre operazioni come FEC. Esistono due modi per implementare AMCC trasparente. Uno è lo schema di baseband-over-modulation, un altro è la regolazione superiore della radiofrequenza (RF Pilot Tone). La tecnologia di baseband-over-modulation consiste nello stack di dati di banda base 0101 a bassa velocità nella parte superiore dei dati utente. La tecnologia di regolazione superiore della frequenza radio consente di sovrapporre dati di modulazione ASK o FSK a bassa velocità sulla parte superiore dei dati utente. I due schemi hanno i loro vantaggi e svantaggi. Lo schema di ricezione in baseband-over-modulation è semplice, senza la necessità di chip ADC e DSP, la velocità di trasmissione in grado di raggiungere 100Kbps, ma con elevati requisiti per la stabilità della potenza ottica del segnale di trasmissione in cui il segnale AMCC multicanale può non essere trasmesso. Il lato ricevente dello schema di regolazione della radiofrequenza è più complesso e la velocità di trasmissione è limitata nella frequenza del segnale, ma ha il vantaggio di trasmettere più segnali simultaneamente. I due schemi precedenti hanno un certo effetto sulla trasmissione dei dati. In generale, quando viene introdotta la potenza ottica 1dB, il grado di modulazione del segnale AMCC sull'ampiezza del segnale dati non è superiore a 10%.

Nell'era 5G, la nuova architettura di rete, le varie nuove tecnologie e le caratteristiche applicative hanno presentato nuove richieste e sfide alla rete di fronthaul. Il sistema WDM-PON offre i vantaggi come bassa latenza, elevata larghezza di banda, risparmio di fibre ottiche, funzionamento e manutenzione semplici, ecc. Offre vantaggi unici nell'applicazione della trasmissione del frontalino 5G. Attraverso le innovazioni in tecnologie chiave come la struttura di rete efficiente e flessibile, la tecnologia ONU a basso costo, ad alta velocità, incolore e AMCC, la costruzione di soluzioni di fronthaul a basso costo e ad alte prestazioni sarà sicuramente il nuovo impulso per lo sviluppo della tecnologia 5G e attività commerciale.

Questo è un articolo originale scritto da Gigalight. Se riprodotto, si prega di indicare la fonte: https://www.gigalight.com/community/the-research-of-wdm-pon-technology-for-5g-fronthaul-applications/

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