Was ist ein optischer Transceiver für Ethernet- und drahtlose Basisstationen?

Was ist eine „optische Transceiver"

Handelt es sich um ein optisches Modul, das mit einem Chip verpackt ist?

Heute werden wir darüber sprechen, was von der Industrie als optisches Modul angesehen wird.

Das optische Modul ist eine Komponente der Glasfaserkommunikationsverbindung, und Glasfaser ist die Hauptfigur der Glasfaserkommunikation.

Glasfaser hat eine riesige Bandbreite, die Trägerfrequenz von Licht beträgt etwa 200 THz, was hunderttausendmal so hoch ist wie die von Mikrowellenträgern. Nennen Sie es eine fast unendliche Bandbreite.

Glasfaser hat einen extrem geringen Verlust. Das elektrische Signal des optischen Transceivers, 112G XSR-Abstand von etwa 150 mm lang, Verlust von 22 dB. 22dB Verlust, das heißt 99.3% der Energie werden verbraucht. 112G elektrisches Signal 150mm Länge, verbraucht 22dB. 112G optische Signalübertragung auf der Faser, entsprechend dem Verlust von 0.2 dB/km für die Berechnung, 110 km, verbraucht 22 dB. das gleiche Signal Das gleiche Signal wird mit Strom über 150 mm und mit Licht über 110 km übertragen, was einen ziemlich großen Unterschied darstellt. So nennen Sie die Glasfaser nahezu verlustfrei.

Optische Fasern werden aus zu feinen Filamentfasern gezogenem Glas hergestellt und zu einem sehr niedrigen Preis verkauft. Im Vergleich zu Kupferkabel, genannt fast Nullkosten.

Das per Glasfaser übertragene Signal ist „Licht“. Licht ist eine elektromagnetische Welle, die kinetische Energie hat, mit anderen Worten, Licht kann nicht stationär sein.

Die Übertragung von Licht in Glasfasern hat extrem niedrige Kosten. Aufgrund seiner Unfähigkeit, stationär zu sein, ist es schwierig, niedrige Kosten für Signalumschaltung, -speicherung und -berechnung zu erreichen.

Es ist nicht so, dass Licht nicht schalten oder rechnen kann. Weil es optische Schalter gibt, gibt es auch einfache Rechnungen mit Licht, und natürlich kann Licht eine indirekte Speicherung erreichen. Zum Beispiel CD-ROM, aber Licht kann kein kostengünstiges Schalten, Rechnen und Speichern realisieren.

Zwischen der Übertragung und dem Austausch großer Informationsmengen ist eine ebenso große Menge an Signalumwandlung erforderlich. Es besteht ein Bedarf, optische Signale in elektrische Signale und auch elektrische Signale in optische Signale umzuwandeln.

Wie können wir niedrige Kosten für die Umwandlung photoelektrischer Signale von riesigen Informationsmengen erreichen? Dies kann durch eine Standardisierung erreicht werden.

USB ist eine standardisierte Schnittstelle, wie z. B. Handy-Typ-C-Datenkabel, die vom Markt sehr billig zu kaufen ist, der Grund ist die Standardisierung.

Die optischer Transceiver ist die standardisierte Konvertierungsschnittstelle zwischen dem elektrischen Signal und dem optischen Signal. Weil wir optische Signale in elektrische Signale umwandeln müssen, die im Licht stehen, das empfangen wird. Es muss auch elektrische Signale in optische Signale umwandeln, die im Licht stehen, das übertragen wird.

Daher übernimmt das optische Modul normalerweise sowohl das Empfangen als auch das Senden, auch als optisches Transceiver-Modul bezeichnet.

Da die Standardisierung zur Kostenreduzierung definiert ist, muss die optische Schnittstelle in der optoelektronischen Schnittstelle die Anpassung der Standardgröße vornehmen.

Elektrische Signale werden auch benötigt, um die Größe der Außenabmessungen zu standardisieren.

Das Erscheinungsbild des gesamten Moduls, alle Aspekte müssen klar definiert werden, um die Reduzierung der Industriekosten zu maximieren.

In optischen Transceivern müssen viele Informationen kalibriert und erfasst werden. Für die Verwaltung des Kanalregisters gibt es ebenfalls eine standardisierte Definition. Welches Register welches Bit welche Bedeutung hat, ist aber auch klar geschrieben.

Optische Module sind für die Übertragung von Signalen ausgelegt, und die Interoperabilität ist für signalbezogene Codierungsformate, Codierungsamplituden-Phasensignalqualität usw. definiert.

Derselbe Inhalt in Bezug auf optische Signale muss mit der Leistung von Glasfasern sowie den Anforderungen von Anwendungsszenarien abgeglichen werden, um diese relativ kostengünstige Idee in der Industrie zu finden, die Informationen in Bezug auf Wellenlängen zu klassifizieren und zu tun Vereinheitlichungsanforderungen für ähnliche Produkte.

Der Kern des optischen Transceivers ist „Interoperabilität“, niedrige Kosten und Standardisierung, aber es gibt immer einige Produkte, die sich von dieser Idee lösen und Anpassungen und Nichtstandardisierungen vornehmen möchten.

Es gibt zwei Gründe.

Erstens ist die Branchengröße des Segments nicht groß genug. Zum Beispiel ist das Backbone-Netzwerk des kohärenten Transceivers in der Tat ein großer Teil, der mit mehreren Herstellern vollständig interoperabel ist. Das Gesamtmarktvolumen einiger optischer Backbone-Module ist klein im Vergleich zum Marktvolumen von mehreren Hundert Millionen / Zehn Millionen Zugangsnetzen. Es gibt nicht viele Hersteller, die Backbone-Netzwerk-Backbone-Module herstellen können. Wenn eine vollständige Interoperabilität erreicht werden soll, wird es lange dauern, bis dies in der Branche diskutiert wird, und die Zeitkosten, das Branchenfenster und der Branchenumfang reichen nicht aus, um dies zu unterstützen. Das heißt, Interoperabilität und niedrige Kosten können nicht gleichgesetzt werden, wenn das Marktvolumen nicht groß genug ist.

Der zweite Grund ist das Wettbewerbsverhältnis zwischen der Branche. Wenn die von Fabrik A und Fabrik B hergestellten Produkte vollständig interoperabel sind, sind die Kunden zufrieden und die Lieferanten unzufrieden. Und bei einigen Herstellern, die das Recht haben zu sprechen, werden sie kundenspezifische Produkte herstellen. Diese Situation ist nicht die kostengünstigste Option für die Industrie, aber für einige Hersteller ist es die Option, den Nutzen zu maximieren.

Die Standardisierung von optischen Modulen bezieht sich hauptsächlich auf Software, Hardware und Signale. Für die interne Implementierungsmethode ist eine Standardisierung nicht unbedingt erforderlich.

Zum Beispiel die Wahl der Silizium-Photonik-Integrationslösung oder der integrierten InP-Lösung oder der traditionellen diskreten Lösung, verschiedene Hersteller können unterschiedliche Formen und Optionen haben.

Was ist ein optisches Ethernet-Modul?

Ein optischer Transceiver ist einfach eine Konvertierungsschnittstelle für optoelektronische Signale.

Ein optisches Ethernet-Modul ist ein optisches Modul, das für Ethernet verwendet wird. Was ist Ethernet? Eine Netzwerkkommunikationstechnologie, die ein lokales Netzwerk (LAN) durch Message Management (MIB) und Public Physical Medium Address Control (MAC) unterstützen kann.

LAN, lokales Netzwerk.

Ein Netzwerk, das sich innerhalb eines Gebäudes verbindet, oder ein Netzwerk, das sich innerhalb einer Stadt verbindet, kann als LAN bezeichnet werden. Zum Beispiel ist Wuhan eine Megastadt, und die Innenstadt erstreckt sich über Dutzende von Kilometern.

Daher hören wir oft von Ethernet-Übertragungsentfernungen von 40 km, 10 km, 100 m usw.

Ethernet ist eine Technologie, die LAN-Kommunikation unterstützen kann, mit anderen Worten, es gibt andere Technologien, die LAN-Kommunikation unterstützen können. Zum Beispiel Infiniband.

Unter den LAN-Technologien ist Ethernet die am weitesten verbreitete und stellt den größten Anteil dar, der durch Information Management (MIB) und Public Physical Medium Address Control (MAC) gekennzeichnet ist

Wir kommen kaum um das Wort Adresse für MAC herum. Ethernet ist ungefähr gleichbedeutend mit einem Kurierunternehmen, da unsere Informationen (Kurier) durch Adresskontrolle und Logistik verwaltet werden, um eine genaue Lieferung zwischen dem Versender und dem Erntedienst zu erreichen.

Der Benutzer verpackt den Kurier (Frames of Ethernet) und übergibt ihn an das Logistikunternehmen, überträgt ihn (Switch und optischer Transceiver) und liefert ihn schließlich an den Empfänger.

Ethernet ist einer der städtischen Logistikkuriere. Wenn Sie aus der Stadt quer durch die Provinz gehen möchten, müssen Sie die Informationen normalerweise erneut konvertieren und verpacken und das WDM-System (z. B. Zug) für die Übertragung über große Entfernungen verwenden. Diesmal soll das Logistikmanagement per Schienengüterverkehr zu eigenen Konditionen operieren.

Es wird also zwischen der Leitungsseite und der Kundenseite des Schalters unterschieden. Die Leitungsseite wird von der ITU-T festgelegt, um Standards festzulegen, und die Kundenseite liegt hauptsächlich in der Verantwortung des IEEE, Standards festzulegen.

Optische Module für Ethernet (im Vergleich zu kohärenten WDM-Modulen) haben die folgenden Merkmale.

Kurzstrecke: 0.1-40 km

Kleine Anzahl von Wellenlängen: im Bereich von 1-12. Beispielsweise beträgt die Anzahl der Ethernet-Wellenlängen in einem Rechenzentrum 1 oder 4. 5G-Forward-Ethernet-Wellenlängen 1, 2, 6, 12, diese Wellenlängen sind nur wenige.

Die Übertragung von mehr als 2 Wellenlängen in Glasfaser ist WDM Wavelength Division Multiplexing, BiDi, CWDM4, CWDM6, LWDM für Ethernet und DWDM40, DWDM80… für WDM-Systeme. .96, 120 und so weiter.

Die Kommunikationsbänder liegen hauptsächlich in den Multimode-850-nm- und 910-nm-Bändern sowie im Singlemode-O-Band. Diese Bänder unterstützen kostengünstige Laser.

VCSELs, DFBs und EMLs sind alle viel billiger als abstimmbare Laser mit schmaler Linienbreite, die zur Wellenlängenteilung verwendet werden.

Optische Module für Ethernet haben in verschiedenen Szenarien unterschiedliche Raten. Dies liegt daran, dass LANs zu viele Netzwerkungleichgewichte aufweisen und die Wahl, wie groß ein optischer Transceiver zu verwenden ist, vom Anwendungsszenario abhängt.

Wenn wir optische Ethernet-Module erwähnen, sind sie nicht enthalten WDM kohärente Module und PON-Module, die als Punkt-zu-Punkt-Übertragung verstanden werden. Tatsächlich gibt es jedoch einen Teil des PON-Moduls, der zur Ethernet-Technologie gehört, bei der es sich um die Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragung von Ethernet handelt.

Optische Ethernet-Transceiver können auf der Kundenseite von U-Bahn-Netzwerken, Front- und Middlehual und Backhaul von drahtlosem Zugang, Rechenzentren (innen) und drahtgebundenen Zugangstypen verwendet werden. Anfangs wurden Kundenseite und Rechenzentrum von MAN in eine Kategorie eingeteilt, später wurden Kundenseite und Rechenzentrum langsam wieder in zwei Kategorien eingeteilt.

Diese Aufteilung kann verstanden werden, da die frühen Rechenzentren kleiner waren und gemeinsame Module auf der Kundenseite des U-Bahn-Netzwerks teilen konnten.

Später wurden Rechenzentren immer größer und kundenspezifische dedizierte optische Module entsprachen mehr der Forderung der Industrie nach dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis, höherer Effizienz und niedrigeren (Stück-)Kosten.

WDM-Langstreckenübertragungsmodule, die in früheren Jahren Allzweck waren, wurden für die Verbindung zwischen Rechenzentren verwendet, die in früheren Jahren auch das WDM-System zur Übertragung ihrer eigenen Daten verwendeten, und dann gab es ein privates Netzwerk zwischen DCs als Datenverkehr zwischen Rechenzentren wurden immer größer.

Es ist auch verständlich, warum es viele gemeinsame Entscheidungen in den Szenarien der Kundenseite von MAN, Backhaul im vorderen Durchgang des drahtlosen Zugangs, innerhalb des Rechenzentrums und des kabelgebundenen Zugangs gibt, während es viele gemeinsame Entscheidungen im traditionellen WDM und im privaten Netzwerk hinter DCI gibt ( wie 400GZR).

Was ist ein optisches Modul für drahtlose Basisstationen?

Wir haben zwei Möglichkeiten zu telefonieren, Festnetz und Handy.

Neben dem Telefonieren müssen wir auch auf das Internet zugreifen. In ähnlicher Weise erfolgt der eine über das Festnetz (als Festnetz bezeichnet) und der andere über das Mobiltelefon, um auf das Internet zuzugreifen, auch bekannt als Mobilnetz, mobile Kommunikation.

Das bisherige Koaxialkabel und Kupferdraht ist drahtgebundene Kommunikation. Später, weil die Informationsmenge zu groß ist, gibt es einen Glasfaser-Kupferdraht. Glasfaser ist die Faser, die das Signal überträgt und eine große Menge an Informationen überträgt. Diese Faser ist auch die Leitung, die ebenfalls zur Kategorie der drahtgebundenen Kommunikation gehört.

Die mobile Kommunikation hat von Anfang an einen Rückweg. Früher war es Kupferdraht, später Glasfaser. Wenn Sie Glasfaser verwenden, benötigen Sie natürlich optische Module.

Mobilfunk-Basisstationen sollen eine bestimmte Reichweite abdecken, um mit Handys Kontakt aufzunehmen. Es muss also elektromagnetische Wellen von hohen Orten nach unten übertragen.

Zum Senden und Empfangen von Signalen wird Netzwerkausrüstung benötigt.

Im Zeitalter von 1G und 2G wurde die Ausrüstung dieser drahtlosen Basisstationen zusammen mit den Antennen hoch oben platziert.

5G-Basisstationen verwenden optische 25G-Module. Mit anderen Worten, die Mobilfunkbasisstationen der fünften Generation verwenden den fortschrittlichen optischen Transceiver, der 25 Milliarden Informationsbits pro Sekunde verarbeiten kann.

1G-Basisstation ist analoge Kommunikation, die Qualität ist nicht gut, die Anzahl der Zugriffe ist ebenfalls begrenzt. 2G-Basisstation, die Nutzung der digitalen Kommunikation, sondern eröffnete auch eine Vielzahl von digitalen Codierungstechnologie-Industrie.

Zurück zum Thema, es gibt einige Probleme, die Ausrüstung der drahtlosen Basisstation hoch zu stellen.

 

Das Problem besteht darin, dass sowohl die vorläufige Installation als auch die spätere Wartung Arbeitskräfte erfordern, um mit der Ausrüstung hohe Gebäude zu erklimmen.

Und da immer mehr Menschen Mobiltelefone benutzen, je mehr Basisstationen gebaut werden, sind die Arbeitskosten sehr hoch. Warten Sie bis zur dritten Generation von Mobilfunkbasisstationen, einige Hersteller überlegen, wie sie diese Kosten senken können.

Teilen Sie die Ausrüstung der Basisstation auf, aber die Antenne muss hoch platziert werden. Die restlichen Teile, die nicht bewegt werden können, folgen der Antenne in der Höhe. Diejenigen, die bewegt werden können, werden nach unten gestellt.

Daraus entstanden BBU und RRU.

RRU ist hauptsächlich der Teil von RF Wireless, BBU ist hauptsächlich der Teil des digitalen Basisbands, BBU ist der Teil, der von der Antenne getrennt werden kann.

Die Kommunikationsleitung zwischen RRU und BBU wird „Fronthaul“ genannt.

In den frühen Tagen der Vorwärtsübertragung wurden optische Module nicht unbedingt benötigt, und Kupferdrähte bei niedrigen Frequenzen konnten für die Übertragung über große Entfernungen verwendet werden. Wenn es viele Benutzer gibt, ist die Informationsmenge sehr groß, Kupfer hat einen hochfrequenten Skin-Effekt.

Wenn die Entfernung nicht weit ist, sind die Bereitstellungskosten mit Multimode-Glasfaser günstiger. Der optische Fronthaul-Transceiver früher besteht also aus vielen Multimode-Modulen.

Glasfaser zeichnet sich durch hohe Kapazität und lange Distanzen aus. Durch das Zusammenfügen von BBUs werden Analyse, Ortung und Wartung einfach.

Der technische Support für die Glasfaserkommunikation erfolgt aus der Ferne. Es ist der Wechsel der Faser von Multimode zu Singlemode für AAUs und BBUs.

Nach der Remote-Verbindung befindet sich die BBU im CO, der Zentrale, die als Büro bezeichnet wird. Eine BBU verwaltet eine Reihe von RRU, und später kann RRU auch hell sein. Es ist RRH, H steht für Head, nur ein Kopf bleibt am Remote-Ende übrig.

3G und 4G haben beide nur Fronthual und Backhaul.

Das Fronthual ist die Verbindung zwischen BBU und RRU/RRH. Der Backhaul ist die Verbindung zwischen dem Hauptnetz und der BBU, und diese hat weniger Fasern und weniger optische Module. Aber jeder optische Transceiver hat mehr Kapazität, jede Faser hat mehr Kapazität und Informationen gehen nicht verloren.

Wenn 5G auf den Markt kommt, ist es an der Zeit, darüber nachzudenken, wie man effizienter, kostengünstiger und mit höherer Kapazität arbeiten kann.

RRU/RRH und Antenne sind integriert, genannt AAU.

BBUs werden wieder zerlegt und in CU und DU aufgeteilt. Das Hauptnetzwerk ist mit vielen CUs verbunden, eine CU ist mit vielen DUs verbunden, eine DU ist mit vielen AAUs verbunden.

Wenn sich die BBU weiterhin in CU und DU aufteilt, liegt dieser Abschnitt genau zwischen Backhual und Fronthual, genannt Middlehual.

Wenn dies nicht zu einer Kostenreduzierung führt, wird die BBU beibehalten.

In den frühen Tagen der 5G-Bereitstellung gab es also keine separate Definition eines mittleren optischen Transceivers. Der Standard behält diese Funktion bei, bei Bedarf weiter zu splitten. Das ist ähnlich der weichen Faltlage mancher „erweiterbarer“ Gepäckstücke.

Optische Module, die in Basisstationen verwendet werden, sind im Wesentlichen ein drahtgebundenes Kommunikationskonzept, und die optischen Module sind durch „Lichtwellenleiter“ verbunden.

Wenn wir über optische Module für drahtlose Basisstationen sprechen, beziehen wir uns auf optische Kommunikationsmodule für drahtgebundene (faseroptische) Kommunikation, die in drahtlosen HF-Kommunikationsszenarien verwendet werden.

Es gibt eine andere Kategorie der wirklich drahtlosen optischen Kommunikation, bei der Licht zur Kommunikation durch die Luft übertragen wird. Diese Art von optischen Transceivern wird FSO genannt, Freiraumoptik, die sich von der drahtgebundenen Kommunikation mit Glasfaserwellenleitern im nicht freien Raum unterscheidet.

FSO echte drahtlose optische Kommunikation, die in einer höheren Kapazität als die Mikrowellenkommunikationsbandbreite verwendet wird. Beispielsweise ist es bei der Kommunikation zwischen Satelliten schwierig, eine Kommunikationsleitung im Weltraum zu verlegen, und es besteht die Notwendigkeit einer Kommunikation mit hoher Kapazität.

Weltraumoptische Kommunikation hat neben den Vorteilen der drahtlosen Kommunikation auch die Vorteile einer größeren Bandbreite als Mikrowellenkommunikation.

Gewöhnliche Menschen nennen, drahtlos diese kleine Entfernung oder niederfrequente elektromagnetische Wellenträger, nicht Raum (Hochfrequenz) optische Trägerkommunikation, FSO-Kommunikationskosten sind sehr hoch.