5G precisa urgentemente esclarecer o caminho técnico
Data: 2018-11-20 Autor:Gigalight 7754

O 5G definiu três casos de uso e cada um requer uma fase de tecnologia não inferior a 5 anos. Supondo que a implementação do 5G comece no 2019, pode levar mais de 10 anos para alcançar a rede 5G em nossa imaginação. Temos que analisar a viabilidade da tecnologia e aplicação, de modo a fornecer uma base para repensar a superestrutura.


Os três casos de uso do 5G


Os três casos de uso do 5G


Os três casos de uso do 5G


  • ▪ O primeiro caso de uso do 5G é o eMBB, abreviação de Enhanced Mobile Broadband. Ele é definido para atingir a tecnologia de Realidade Virtual (VR) e o compartilhamento de vídeo Ultra-High Definition (UHD), acesso à nuvem em qualquer lugar e até 1Gbps de largura de banda da Internet.
  • ▪ O segundo caso de uso de 5G é o uRLLC, abreviação de Comunicações de Baixa Latência Ultra Confiáveis. Inclui condução automática de baixa latência e Internet industrial, etc.
  • ▪ O último caso de uso do 5G é mMTC, abreviação de Massive Machine Type Communication (Comunicação de Tipo de Máquina Maciça). Ele é definido para realizar redes de veículos e gerenciamento inteligente de ativos, ou seja, tornar a Internet de Todas as Coisas (IoE) uma realidade.

Os três casos de uso do 5G cobriram todos os campos de tecnologia que a tecnologia humana acabou de tocar e o avanço de cada campo de tecnologia leva muito tempo. Os casos de uso do 5G irão reformular as regras sociais e trazer sérios desafios para a redefinição e gestão da sociedade. Por isso, é preciso muita prática para esclarecer os problemas da gestão social e da política.


Por enquanto, não consideraremos os cenários específicos dos três casos de uso. Como não importa quais casos de uso devem ser realizados, deve haver uma rede de transporte ótico alcançável como a base física de todos esses casos de uso. Na China, vimos o planejamento técnico de três grandes operadoras para a rede de portadoras 5G. Mas a realidade é que esses planos devem repensar o custo e a tecnologia, e o relacionamento lógico com o caso de uso correspondente, caso contrário o 5G estará longe.


Em seguida, usaremos a tabela a seguir para analisar a viabilidade da rede de transporte ótico 5G.


As soluções ópticas de rede 5G das três operadoras da China


As soluções ópticas de rede 5G das três operadoras da China


Tecnologia ajustável

A partir da tabela acima, podemos ver que a China Telecom ea China Unicom estão planejando usar módulos ópticos sintonizáveis ​​na rede de front-end 5G, entre os quais a China Telecom adota módulos óticos sintonizáveis ​​25G e tecnologia ROADM. No entanto, a própria tecnologia sintonizável tem problemas de maturidade e aplicação.


Primeiro, a aplicação do módulo óptico sintonizável 25G do laboratório para o ambiente industrial levará pelo menos 2-3 anos. Além disso, os módulos ópticos com comprimentos de onda fixos e lasers fixos são mais econômicos e razoáveis ​​em aplicações práticas. Os argumentadores disseram que a implementação de módulos ópticos sintonizáveis ​​é flexível e simples e também simples de manter. Dizemos que a chamada implantação flexível é apenas em termos de rótulos e marcações. De fato, todos os comprimentos de onda foram escritos na EEPROM ou MCU dos módulos óticos e podem ser identificados de forma clara e automática a partir do fundo. Assim, a partir do segundo plano, o módulo óptico sintonizável não é mais flexível do que o módulo óptico de comprimento de onda fixo.


Então, vamos olhar para o lado da frente, isto é, o campo de construção. Não há diferença entre usar módulos óticos com o mesmo rótulo e usar módulos óticos com comprimentos de onda de rótulo claros. As portas físicas do equipamento podem corresponder a qualquer comprimento de onda dos módulos ópticos, isto é, os módulos ópticos podem ser inseridos aleatoriamente no equipamento. Os argumentadores disseram que, enviar módulos ópticos com diferentes comprimentos de onda para o campo de construção é mais provável que cometer erros do que enviar um lote de módulos ópticos idênticos para o campo de construção, pelo menos. Esta é uma falácia de enfraquecer a capacidade dos fabricantes de módulos ópticos. Você sabe, após um longo período de treinamento, todos os fabricantes de módulos ópticos seguem o princípio da qualidade de erro zero.


Finalmente, a manutenção conveniente dos módulos ópticos sintonizáveis ​​não existe. Devemos primeiro entender que a manutenção em si é voltada para o desempenho e a confiabilidade do produto. É quase indiscutível reconhecer que os lasers de comprimento de onda fixo não são apenas econômicos, mas também o menor custo em manutenção de qualidade. Pelo contrário, a adoção em massa de lasers sintonizáveis ​​trará muito trabalho de manutenção e problemas de falha. Como o laser sintonizável é dependente da temperatura, o desvio de temperatura do próprio módulo ótico e o requisito do ambiente de aplicação 5G são contrários logicamente em ambientes adversos, portanto o módulo óptico sintonizável também tem que enfrentar um teste severo a esse respeito. A propósito, a tecnologia ROADM não pode ser adotada pela rede principal por causa do custo, perda, atraso e outros problemas, o que é quase sem dúvida se referir a "Tecnologia ROADM molda a ilusão tecnológica de uma geração".


O valor real da tecnologia sintonizável é realmente usado para backup de link, por isso não precisamos pagar por essa tecnologia dispendiosa de forma ignorante. A rede sintonizável dinâmica entra em conflito com a estabilidade estrita das redes 5G.


Tecnologia PAM4

Como um método de modulação, o PAM4 pode multiplicar a largura de banda sem aumentar a densidade da porta. Devido aos gargalos técnicos encontrados pela 56G NRZ, a tecnologia PAM4 foi lançada. Esta modulação provou ser inteiramente sem problemas. Mas há uma grande diferença entre a aplicação real e o laboratório. Em aplicações práticas, a tecnologia PAM4 precisa de um link de transmissão ideal, de preferência de transmissão de baixa velocidade. No entanto, atualmente, devido aos problemas encontrados pelo 56G NRZ, a modulação PAM4 é usada para transmissão de alta velocidade, o que traz mais efeitos não-lineares do que a transmissão de baixa velocidade. A comunicação coerente tornou-se uma tecnologia confiável porque não altera a qualidade dos sinais elétricos e realiza o processamento de fase para sinais ópticos. O princípio básico da tecnologia PAM4 é usar um nível mais intensivo para transmitir mais informações. A distorção do sinal do nível intensivo no módulo e a distorção no link óptico não podem ser resolvidas pela tecnologia PAM4.


A adoção do PAM4 DSP ou do PAM4 CDR é a chave para o sucesso da tecnologia PAM4. Atualmente, em geral, é viável adotar VCSEL com tecnologia PAM4 e CDR analógico em curta distância, e EML com tecnologia PAM4 (DSP) em longa distância. O terceiro caminho possível é a tecnologia Silicon Photonics com tecnologias DML e CDR de simulação. De acordo com os três julgamentos acima, acreditamos que, se não conseguirmos introduzir com sucesso a tecnologia Silicon Photonics na rede de alta velocidade 5G, a introdução da tecnologia PAM4 não é adequada para o fronthaul 5G. No campo de backhaul 5G, PAM4 usando a tecnologia EML é viável. Há uma questão de custo aqui, ou seja, se a tecnologia de coerência total é usada em backhaul 5G ou produtos de longa distância com PAM4 parcialmente adicionados, dependendo mais ou menos do custo e da distância do link.


Devemos também discutir uma questão original sobre o uso de multiplexação elétrica ou multiplexação óptica. O fim da multiplexação na rede 5G adota taxas mais altas, de 100G a 200G e depois a 400G, enquanto a tecnologia WDM espacial também pode ser usada para atingir o mesmo objetivo. Assumindo que a aplicação do 5G não se preocupa com o espaço da sala, a tradicional NRZ com tecnologias DWDM e coerentes passivas pode atingir o objetivo de backhaul 5G. Se você se preocupa com a densidade de implantação, o PAM4 com tecnologia coerente é uma solução. O que precisamos entender é que o atraso causado pela tecnologia PAM4 é muito maior do que o causado pela tecnologia NRZ, o que também pode representar riscos para algumas aplicações.


Se a tecnologia única lambda 100G pode ser usada na rede de transporte óptico 5G ainda é um problema a ser resolvido. Em geral, é melhor abandonar temporariamente esta aplicação para observação técnica de longo prazo.


A relação entre os casos de uso 5G e a rede de portadores ópticos 5G

Os três casos de uso definidos pelo 5G são ambíguos.


O primeiro caso de uso é basicamente viável e pode beneficiar os objetivos básicos da maioria das pessoas.


O segundo caso de uso envolve a condução automática, que é estimada como sendo uma rede ad hoc. Se esta rede estiver integrada em uma enorme rede 5G, a complexidade do aplicativo será relativamente grande. Um enorme planejamento causará atrasos e redundâncias. Além disso, o maior risco de dirigir automaticamente é a precisão da computação local e da detecção, e qual transmissão de rede usar depende da densidade e confiabilidade da rede. A densidade da rede 5G corresponde a essa meta de aplicativo, mas é melhor usar uma tecnologia muito madura do que a introdução de experimentos.


O terceiro caso de uso, IoE, é construir uma rede regional de alta velocidade ou uma rede de indústria, que tem pouco a ver com a velocidade e não precisa de grande largura de banda. Portanto, a rede 5G precisa apenas das interfaces de alta velocidade. Quanto à IoE, as pessoas também precisam ter clareza sobre se é necessário - quando máquinas e máquinas se tornam um reino independentemente, os seres humanos são realmente excluídos. Este caso de uso é muito cedo. Nós ainda não podemos entender o significado prático disso.


Se queremos que a rede de portadores ópticos 5G carregue todos os seres humanos, devemos planejar um grande número de centros de dados locais para a rede 5G. Os operadores de telecomunicações certamente têm essa condição e base. Mas devemos entender que, como uma rede física, a rede 5G não pode ter a conveniência da Internet e o baixo custo de gerenciamento. A visão de alguns trabalhadores técnicos do 5G vai além das realidades e conquistas da aplicação da tecnologia. Forçar a introdução de alguma tecnologia avançada não está relacionado ao alcance das metas do 5G. De volta à rede óptica em si, o que queremos alcançar é densidade e velocidade, e alocação de largura de banda.


Em geral, a aplicação de eMBB da rede 5G é uma batalha de velocidade. O que precisamos fazer é aumentar a largura de banda disponível para os terminais tanto quanto possível. Esta rede não pode ser muito rigorosa. A rede do uRLLC precisa da interface de largura de banda de alta velocidade 5G e da alocação flexível da largura de banda da rede, que basicamente usa a tecnologia OTN. A aplicação do mMTC envolve a transformação de todas as coisas. A IoE é mais baseada na nuvem local e na nuvem pública. Sua transmissão é independente do 5G.


Conclusão


A rede óptica 5G da China oferece uma enorme perspectiva de aplicação social, mas pretende usar tecnologia irrealista e métodos de rede. A indústria precisa repensar e reformar.