O que é Ethernet e Transceptor Óptico de Estação Base Sem Fio

O que é um “óptico transceiver"

É um módulo óptico que vem com um chip?

Hoje falaremos sobre o que é considerado um módulo óptico conforme entendido pela indústria.

O módulo óptico é um componente do link de comunicação de fibra óptica, e a fibra é o personagem principal da comunicação de fibra óptica.

A fibra óptica tem uma largura de banda enorme, a frequência da portadora de luz é de cerca de 200 THz, que é centenas de milhares de vezes a das portadoras de micro-ondas. Chame isso de largura de banda quase infinita.

A fibra óptica tem perda ultra baixa. O sinal elétrico do transceptor óptico, distância 112G XSR de cerca de 150mm de comprimento, perda de 22dB. Perda de 22dB, ou seja, 99.3% da energia consumida. 112G sinal elétrico 150mm de comprimento, consumido 22dB. Transmissão de sinal óptico 112G na fibra, de acordo com a perda de 0.2dB/km para cálculo, 110km, consumido 22dB. o mesmo sinal O mesmo sinal é transmitido por eletricidade por 150mm e luz por 110km, o que é uma grande diferença. Portanto, chame a fibra óptica de perda quase zero.

A fibra óptica é feita de vidro transformado em fibras de filamentos finos e é vendida a um preço muito baixo. Comparado ao cabo de cobre, chamado de custo quase zero.

O sinal transmitido pela fibra ótica é “leve”. A luz é uma onda eletromagnética, que possui energia cinética, ou seja, a luz não pode ser estacionária.

A transmissão de luz em fibra óptica tem um custo ultrabaixo. Devido à sua incapacidade de ser estacionário, é difícil obter baixo custo para comutação, armazenamento e computação de sinal.

Não é que a luz não consiga comutar ou computar. Como existem interruptores ópticos, também existem cálculos simples com luz e, claro, a luz pode atingir o armazenamento indireto. Por exemplo, CD-ROM, mas a luz não pode realizar comutação, computação e armazenamento de baixo custo.

Entre a transmissão e a troca de grandes quantidades de informação, há uma quantidade igualmente grande de conversão de sinal necessária. Existe a necessidade de converter sinais ópticos em sinais elétricos, e também sinais elétricos em sinais ópticos.

Como podemos obter baixo custo para a interconversão de sinais fotoelétricos de grande quantidade de informação? Isso pode ser feito alcançando a padronização.

USB é uma interface padronizada, como o cabo de dados tipo C do telefone celular, do mercado pode ser muito barato para comprar, o motivo é a padronização.

A transceptor óptico é a interface de conversão padronizada entre o sinal elétrico e o sinal óptico. Porque precisamos converter de sinais ópticos para sinais elétricos, ficando na luz, que está recebendo. Ele também precisa converter sinais elétricos em sinais ópticos, ficando na luz, que está transmitindo.

Portanto, o módulo óptico geralmente recebe e transmite, também chamado de módulo transceptor óptico.

Como a padronização é definida para reduzir custos, a interface óptica na interface optoeletrônica é necessária para fazer a adaptação do tamanho padrão.

Sinais elétricos também são necessários para padronizar o tamanho das dimensões externas.

A aparência de todo o módulo, todos os aspectos precisam ser definidos de forma clara, para maximizar a redução dos custos industriais.

Em transceptores ópticos, muitas informações precisam ser calibradas e detectadas. Para o gerenciamento do cadastro de canais também é padronizada a definição. Qual registro de qual bit representa qual significado, mas também escrito claramente.

Os módulos ópticos são projetados para transmitir sinais e a interoperabilidade é definida para formatos de codificação relacionados a sinais, qualidade de sinal de fase de amplitude de codificação e assim por diante.

O mesmo conteúdo relacionado aos sinais ópticos precisa ser combinado com o desempenho das fibras ópticas, bem como as necessidades dos cenários de aplicação, para encontrar aquela ideia de custo relativamente baixo na indústria, classificar as informações relacionadas aos comprimentos de onda e fazer requisitos de unificação para produtos similares.

O núcleo do transceptor óptico é “interoperabilidade”, baixo custo e padronização, mas sempre há alguns produtos que querem romper com essa ideia e fazer customização e não padronização.

Existem duas razões.

A primeira é que a escala da indústria do segmento não é grande o suficiente. Por exemplo, a rede de backbone do transceptor coerente, de fato, uma grande proporção é difícil de multi-fabricante totalmente interoperável. O volume total de mercado de alguns módulos ópticos de backbone é pequeno em comparação com o volume de mercado de centenas de milhões/dezenas de milhões de redes de acesso. Não há muitos fabricantes capazes de fazer módulos de backbone de rede de backbone. Se a interoperabilidade total for alcançada, levará muito tempo para ser discutido na indústria, e o custo de tempo, a janela da indústria e a escala da indústria não são suficientes para suportá-la. Ou seja, interoperabilidade e baixo custo não podem ser igualados quando o volume do mercado não é grande o suficiente.

A segunda razão é a relação competitiva entre a indústria. Se os produtos fabricados pela fábrica A e pela fábrica B puderem ser totalmente interoperáveis, os clientes ficarão satisfeitos e os fornecedores, insatisfeitos. E em alguns fabricantes que têm o direito de falar, eles farão produtos personalizados. Esta situação não é a opção de menor custo para a indústria, mas para alguns fabricantes é a opção para maximizar os benefícios.

A padronização de módulos ópticos refere-se principalmente a hardware de software e sinais. Para o método de implementação interna, a padronização não é necessariamente necessária.

Por exemplo, a escolha da solução de integração fotônica de silício, ou solução integrada InP, ou a solução discreta tradicional, diferentes fabricantes podem ter diferentes formas e opções.

O que é um Módulo Ótico Ethernet

Um transceptor óptico é simplesmente uma interface de conversão para sinais optoeletrônicos.

Um módulo óptico Ethernet é um módulo óptico usado para Ethernet. O que é Ethernet? Uma tecnologia de comunicação de rede que pode suportar uma rede local (LAN) por meio de gerenciamento de mensagens (MIB) e controle de endereço de meio físico público (MAC).

LAN, rede local.

Uma rede que se interconecta dentro de um prédio ou uma rede que se interconecta em uma cidade pode ser chamada de LAN. Por exemplo, Wuhan é uma megacidade e a cidade central se estende por dezenas de quilômetros.

Portanto, muitas vezes ouvimos sobre a distância de transmissão Ethernet de 40km, 10km, 100m, etc.

Ethernet é uma tecnologia que pode suportar comunicação LAN, ou seja, existem outras tecnologias que podem suportar comunicação LAN. Por exemplo, Infiniband.

Entre as tecnologias de LAN, a Ethernet é a mais amplamente utilizada e representa a maior parcela, caracterizada pelo gerenciamento de informações (MIB) e pelo controle de endereço físico público (MAC).

Dificilmente podemos fugir da palavra endereço para MAC. Ethernet é aproximadamente igual a uma empresa de courier, pois como nossas informações (correio) são gerenciadas pelo controle de endereço, logística, a fim de alcançar a entrega precisa entre o remetente e a colheitadeira.

O usuário empacota o correio (quadros de Ethernet) e o entrega à empresa de logística, transfere-o (switch e transceptor óptico) e finalmente o entrega ao receptor.

Ethernet é um dos correios de logística da cidade. Se você quiser sair da cidade e atravessar a província, geralmente precisa converter e empacotar as informações novamente e usar o sistema WDM (por exemplo, trem) para transmissão de longa distância. Desta vez, a gestão logística de frete ferroviário para operar em seus próprios termos.

Portanto, há uma distinção entre o lado da linha e o lado do cliente da central. O lado da linha é definido pelo ITU-T para definir padrões, e o lado do cliente é principalmente responsabilidade do IEEE para definir padrões.

Os módulos ópticos para Ethernet (comparados aos módulos coerentes WDM) possuem os seguintes recursos.

Curta distância: 0.1-40 km

Pequeno número de comprimentos de onda: variando de 1-12. Por exemplo, o número de comprimentos de onda Ethernet em um data center é 1 ou 4. Comprimentos de onda 5, 1, 2, 6 de Ethernet de encaminhamento 12G, esses comprimentos de onda são poucos.

A transmissão de mais de 2 comprimentos de onda em fibra é WDM Wavelength Division Multiplexing, BiDi, CWDM4, CWDM6, LWDM para Ethernet e DWDM40, DWDM80… para sistema WDM. 96, 120 e assim por diante.

As bandas de comunicação estão principalmente nas bandas multimodo de 850 nm e 910 nm, bem como na banda O de modo único. Essas bandas suportam lasers de baixo custo.

VCSELs, DFBs e EMLs são todos muito mais baratos do que lasers sintonizáveis ​​de largura de linha estreita usados ​​para divisão de comprimento de onda.

Módulos ópticos para Ethernet possuem taxas diferentes em diferentes cenários. Isso ocorre porque as LANs têm muitos desequilíbrios de rede presentes e a escolha do tamanho do transceptor óptico a ser usado depende do cenário da aplicação.

Quando mencionamos módulos ópticos Ethernet, não inclui WDM módulos coerentes e módulos PON, que são entendidos como transmissão ponto a ponto. Mas, na verdade, há uma parte do módulo PON que pertence à tecnologia Ethernet, que é a transmissão ponto a multiponto da Ethernet.

Os transceptores ópticos Ethernet podem ser usados ​​no lado do cliente de redes metropolitanas, fronthual e middlehual e backhaul de acesso sem fio, data centers (internos) e tipos de acesso com fio. No início, o lado do cliente e o data center da MAN foram divididos em uma categoria e, posteriormente, o lado do cliente e o data center foram lentamente divididos em duas categorias novamente.

Essa divisão pode ser entendida porque os primeiros data centers eram menores e podiam compartilhar módulos comuns no lado do cliente da rede metropolitana.

Mais tarde, os data centers tornaram-se cada vez maiores e os módulos ópticos dedicados personalizados estavam mais alinhados com a demanda da indústria pela melhor relação preço/desempenho, maior eficiência e menor custo (unidade).

Os módulos de transmissão de longo alcance WDM, que eram de uso geral nos anos anteriores, eram usados ​​para interconexão entre os data centers, que também usavam o sistema WDM para transmitir seus próprios dados nos anos anteriores, e então havia uma rede privada entre DCs como o tráfego entre os data centers tornou-se cada vez maior.

Também é compreensível porque há muitas escolhas comuns nos cenários do lado do cliente MAN, backhaul na passagem frontal do acesso sem fio, dentro do data center e acesso com fio, enquanto há muitas escolhas comuns no WDM tradicional e na rede privada por trás do DCI ( como 400GZR).

O que é um módulo óptico de estação base sem fio

Temos duas formas de realizar ligações telefônicas, telefone fixo e celular.

Além de fazer chamadas telefônicas, também temos a necessidade de acessar a Internet. Da mesma forma, uma é pela rede fixa (referida como rede fixa) e a outra é pelo celular para acessar a Internet, também conhecida como rede móvel, comunicação móvel.

O cabo coaxial anterior e o fio de cobre são comunicações com fio. Mais tarde, porque a quantidade de informação é muito grande, existe um fio de cobre de fibra ótica. A fibra óptica é a fibra que transmite o sinal, transmite uma grande quantidade de informações. Esta fibra também é a linha, também pertence à categoria de comunicação com fio.

Desde o início, a comunicação móvel teve uma linha de retorno. Antigamente, era fio de cobre e, mais tarde, fibra ótica. Se você usa fibra óptica, é claro que precisa de módulos ópticos.

Estações base móveis para cobrir um determinado alcance para contato com telefones celulares. Portanto, ele precisa transmitir ondas eletromagnéticas de lugares altos.

O equipamento de rede é necessário para transmitir e receber sinais.

Na era do 1G e 2G, os equipamentos dessas estações base sem fio eram colocados no alto, junto com as antenas.

As estações base 5G usam módulos ópticos 25G. Em outras palavras, as estações base móveis de quinta geração usam o transceptor óptico avançado que pode processar 25 bilhões de bits de informação por segundo.

A estação base 1G é uma comunicação analógica, a qualidade não é boa, o número de acesso também é limitado. Estação base 2G, o uso de comunicação digital, mas também abriu uma variedade de indústria de tecnologia de codificação digital.

Voltando ao assunto, existem alguns problemas em colocar o equipamento da estação base sem fio no alto.

 

O problema é que tanto a instalação preliminar quanto a manutenção posterior exigem mão de obra para escalar prédios altos com o equipamento.

E à medida que mais e mais pessoas usam telefones celulares, mais estações base são construídas, os custos de mão-de-obra são muito altos. Espere até a terceira geração de estações base móveis, alguns fabricantes estão considerando como reduzir esse custo.

Divida o equipamento da estação base, mas a antena deve ser colocada no alto. O resto das partes que não podem ser movidas seguem a antena no alto. Aqueles que podem ser movidos serão colocados no andar de baixo.

Isso deu origem a BBU e RRU.

RRU é principalmente a parte do RF sem fio, BBU é principalmente a parte da banda base digital, BBU é a parte que pode ser separada da antena.

A linha de comunicação entre RRU e BBU é chamada de “fronthaul”.

Nos primórdios da transmissão direta, os módulos ópticos não eram necessariamente necessários, e fios de cobre em baixas frequências podiam ser usados ​​para transmissão de longa distância. Se houver muitos usuários, a quantidade de informações for muito grande, o cobre terá um efeito de pele de alta frequência.

Se a distância não for grande, o custo de implantação é mais barato com a fibra multimodo. Portanto, o transceptor óptico fronthaul anterior é um monte de módulos multimodo.

A fibra óptica é caracterizada por alta capacidade e longas distâncias. Ao juntar as BBUs, a análise, a localização e a manutenção tornam-se fáceis.

O suporte técnico para comunicação por fibra ótica é remoto. É a mudança da fibra de multimodo para monomodo para AAUs e BBUs.

Após remoto, o BBU está no CO, o escritório central, chamado bureau. Um BBU, gerenciamento de um monte de RRU, RRU depois também pode ser leve, é RRH, o H é Head, apenas um head deixado na ponta remota.

3G e 4G, ambos possuem apenas fronthual e backhaul.

O fronthual é a conexão entre BBU e RRU/RRH. O backhaul é a conexão entre a rede principal e a BBU, e esta possui menos fibras e menos módulos ópticos. Mas cada transceptor óptico tem mais capacidade, cada fibra tem mais capacidade e as informações não são perdidas.

Quando o 5G chegar, é hora de pensar em como ser mais eficiente, reduzir custos e aumentar a capacidade.

RRU/RRH e antena são integrados, chamados de AAU.

BBUs são decompostos novamente e divididos em CU e DU. A rede principal está conectada a muitas UCs, uma UC está conectada a muitas UDs, uma UD está conectada a muitas AAUs.

Se o BBU continua a se dividir em CU e DU, esta seção fica apenas entre o backhual e o fronthual, chamado de middlehual.

Se isso não reduzir os custos, a BBU é mantida.

Portanto, nos primeiros dias da implantação do 5G, não havia uma definição separada de um transceptor óptico middlehual. O padrão mantém essa função, se necessário, continue a dividir. Isso é semelhante à camada dobrável macia de algumas malas “expansíveis”.

Os módulos ópticos usados ​​nas estações base são essencialmente um conceito de comunicação com fio, e os módulos ópticos são conectados por “fibra óptica”.

Quando falamos de módulos ópticos de estação base sem fio, estamos nos referindo a módulos ópticos de comunicação com fio (fibra óptica) usados ​​em cenários de comunicação de RF sem fio.

Existe outra categoria de comunicação óptica verdadeiramente sem fio, em que a luz é transmitida pelo ar para comunicação. Esse tipo de transceptor óptico é chamado de FSO, ótica de espaço livre, que é diferente da comunicação com fio de guia de onda de fibra ótica de espaço não livre.

FSO verdadeira comunicação óptica sem fio usada em uma capacidade maior do que a largura de banda de comunicação de micro-ondas. Por exemplo, comunicação entre satélites, é difícil despejar uma linha de comunicação no espaço e a necessidade de comunicação de alta capacidade.

A comunicação óptica espacial, com os benefícios do wireless, também tem os benefícios de maior largura de banda do que as comunicações por micro-ondas.

As pessoas comuns chamam, sem fio esta pequena distância ou portadora de onda eletromagnética de baixa frequência, não espaço (alta frequência) comunicação de portadora óptica, os custos de comunicação FSO são muito altos.