Giải Pháp Module Quang cho Triển Khai Mạng 5G và 5.5G

Khi công nghệ 5G tiếp tục phát triển, chúng ta đang đứng trước thời kỳ còn thú vị hơn—5.5G. So với các mạng 5G hiện tại, 5.5G cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, khả năng kết nối tốt hơn, bảo mật nâng cao và ổn định hơn. Là một thành phần thiết yếu của cơ sở hạ tầng mạng, các module quang đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai mạng 5.5G. Bài viết này sẽ đi sâu vào các giải pháp module quang phù hợp cho mạng 5G/5.5G.

Từ 5G đến 5.5G

Các đặc điểm chính của mạng 5G—tốc độ cực cao, độ trễ thấp và dung lượng lớn—cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, nhiều thiết bị kết nối hơn và phạm vi ứng dụng rộng hơn. 5.5G, còn được gọi là 5G-Advanced (5G-A), là một công nghệ truyền thông di động đóng vai trò nâng cấp quan trọng cho mạng 5G và mở đường cho sự phát triển của 6G.

Trong khi các mạng di động chủ yếu dựa vào 5G để hỗ trợ hàng tỷ thiết bị kết nối, việc chuyển từ 5G sang 5.5G đánh dấu một sự thay đổi từ việc chỉ đơn thuần cung cấp kết nối đến việc đạt được kết nối thông minh, đáp ứng các yêu cầu ngày càng đa dạng và phức tạp của các ứng dụng IoT toàn cảnh.

Mặc dù 5.5G được xây dựng trên nền tảng của 5G, nó cũng phải đảm bảo tương thích với tất cả các thiết bị 5G hiện có. Không giống như 5G, hoạt động chủ yếu trong dải tần SUB-6GHz, 5.5G yêu cầu sử dụng linh hoạt dải tần dưới 100GHz. Nói chung, 5.5G nhằm cung cấp các kết nối hiệu quả hơn và giảm độ trễ, từ đó nâng cao hiệu suất mạng tổng thể.

Ứng Dụng của Các Module Quang trong Mạng 5G

Theo các tiêu chuẩn được thiết lập bởi 5G, các trạm gốc đã được cấu trúc lại thành ba thành phần chính: AAU (Active Antenna Unit), CU (Centralized Unit) và DU (Distribute Unit), với tùy chọn triển khai CU và DU cùng nhau hoặc riêng lẻ. Những thay đổi này đặt ra các yêu cầu mới cho các module quang để đáp ứng nhu cầu băng thông và khoảng cách cao liên quan đến các liên kết chính trong kiến trúc mạng 5G. Dựa trên các lớp mạng khác nhau và khoảng cách truyền, ứng dụng của các module quang có thể được phân loại thành ba kịch bản chính: Mạng Fronthaul, Midhaul và Backhaul.

Mạng Fronthaul

Các mạng fronthaul chịu trách nhiệm kết nối các tế bào nhỏ và Các Đơn Vị Radio Từ Xa (RRU) trong mạng 5G, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo vùng phủ sóng mạng và truyền tín hiệu. Do việc triển khai dày đặc các tế bào nhỏ, các mạng fronthaul phải xử lý một khối lượng lớn dữ liệu truyền khoảng cách ngắn. Để đáp ứng lưu lượng dữ liệu ngày càng tăng, các module quang trong mạng fronthaul cần hỗ trợ băng thông cao, thường sử dụng các module tốc độ 25G hoặc thậm chí cao hơn.

Mạng Midhaul

Giữa các mạng fronthaul và backhaul, các mạng midhaul tập hợp dữ liệu từ các tế bào nhỏ và truyền nó đến các nút mạng cấp cao hơn. Để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu và hiệu quả truyền tải, các module quang trong mạng midhaul thường hỗ trợ tốc độ cao từ 50G hoặc 100G và có khả năng truyền tải khoảng cách dài. Ngoài ra, để đáp ứng các yêu cầu động của mạng 5G, các module này phải cung cấp khả năng tương thích và linh hoạt tuyệt vời để thích ứng với các kiến trúc và kịch bản triển khai mạng khác nhau.

Mạng Backhaul

Các mạng backhaul là một kênh quan trọng kết nối các trạm gốc với mạng lõi, xử lý các nhiệm vụ truyền tải dữ liệu lớn. Với sự gia tăng đáng kể lưu lượng dữ liệu mang lại bởi mạng 5G, các mạng backhaul đối mặt với yêu cầu băng thông cao hơn nhiều. Các module quang phải hỗ trợ tốc độ truyền từ 100G trở lên, với khả năng chống nhiễu xuất sắc, đảm bảo tính ổn định và tin cậy của việc truyền tải dữ liệu.

Các Loại Module Quang Khác Nhau trong 5G

• Fronthaul 5G: Module Quang 25G/100G

  Nhu cầu về mật độ trạm gốc cao hơn trong các mạng 5G thúc đẩy nhu cầu về các module quang tốc độ cao, làm cho các module 25G/100G trở thành lựa chọn ưu tiên cho mạng fronthaul. Giao diện giao thức eCPRI, thường hoạt động ở tốc độ 25.16Gbps, được sử dụng để truyền tín hiệu từ trạm gốc 5G, làm cho mạng fronthaul phụ thuộc rất nhiều vào các module quang 25G.

  Do các AAU 5G thường được triển khai ngoài trời, các module quang 25G trong mạng fronthaul phải đáp ứng các yêu cầu nhiệt độ công nghiệp (-40°C đến +85°C) và tiêu chuẩn chống bụi. Các module quang màu xám phù hợp cho các kết nối sợi quang điểm-điểm, cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí và đơn giản, mặc dù chúng thiếu khả năng bảo vệ và giám sát mạng. Các module quang màu, chủ yếu được sử dụng trong các mạng WDM/OTN thụ động và chủ động, kết nối nhiều AAU với DU qua một sợi quang duy nhất. Thiết bị WDM thụ động dễ bảo trì nhưng chức năng hạn chế, trong khi WDM/OTN chủ động cung cấp các lợi ích như độ trễ thấp, băng thông cao và bảo vệ mạng, mặc dù có chi phí xây dựng cao hơn.

• Midhaul 5G: Module Quang PAM4 50G

  Mạng midhaul 5G yêu cầu các module quang tốc độ 50Gbps, có sẵn trong cả biến thể màu xám và màu. Module quang PAM4 QSFP28 50G, sử dụng cổng quang LC và sợi đơn mode, có thể gấp đôi băng thông qua liên kết sợi đơn mode mà không cần bộ lọc phân chia bước sóng. Các module này có thể truyền tải khoảng cách lên đến 40km, được hỗ trợ bởi khuếch đại DCM và BBU chia sẻ.

• Backhaul 5G: Module Quang 100G/200G/400G

  Mạng backhaul 5G sẽ cần phải mang theo khối lượng dữ liệu nhiều hơn đáng kể so với mạng 4G, do hiệu suất và băng thông cao hơn của 5G NR (New Radio). Do đó, các lớp tổng hợp và lõi của mạng backhaul 5G yêu cầu các module quang đồng bộ 100G/200G/400G, thường hoạt động trong dải C-band, với khoảng cách truyền tải thường trong vòng 200km. Các module quang đồng bộ 100G giá rẻ được coi là công nghệ nền tảng, khi kết hợp với phân chia bước sóng, có thể đạt được băng thông truyền tải cao hơn nữa. Hiện tại, nhu cầu cấp bách nhất trong các mạng 5G là các module quang 100G, trong khi các nhà cung cấp dịch vụ yêu cầu băng thông 200G và 400G để đạt được tốc độ truyền cần thiết cho triển khai 5G.

Cơ Hội cho Các Module Quang trong Kỷ Nguyên 5.5G

Trong kỷ nguyên 5.5G, các module quang sẽ chứng kiến sự tiến bộ đáng kể, với các đoạn fronthaul chuyển sang tiêu chuẩn 50G/100G và các đoạn midhaul phát triển lên 200G/400G, hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của mạng 5.5G. Sự tiến hóa này sẽ thúc đẩy nhu cầu tăng cao đáng kể về các module quang cao cấp. Nhìn về tương lai, các mạng 6G dự kiến sẽ thúc đẩy các module quang fronthaul lên 100G/200G và các module midhaul lên 400G/800G.