Den Weg zu 6G ebnen: Wie optische Transceiver 5G-Advanced und darüber hinaus ermöglichen

Von Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) bis hin zu Mixed Reality (MR) und Extended Reality (XR) treibt 5G weiterhin eine neue Welle immersiver Technologien voran. Stellen Sie sich vor, Sie könnten Möbel und andere Accessoires über Ihr Smartphone in Ihrem Zuhause platzieren, bevor Sie einen Kauf tätigen. IKEA. Sie möchten eine teure Designeruhr kaufen, aber keine Reue empfinden? Verwenden Sie eine ähnliche App, mit der Sie sehen können, wie die Uhr an Ihrem Handgelenk aussieht, bevor Sie Ihr hart verdientes Geld ausgeben. Einst war VR, die Schaffung immersiver, simulierter digitaler Umgebungen, die von der realen Welt unabhängig sind, der Höhepunkt des technologischen Fortschritts. Heute ermöglichen MR und XR die Koexistenz digitaler und realer Objekte und sogar deren Interaktion in Echtzeit. Dadurch entsteht eine ganz neue Welt voller Möglichkeiten für nahezu jede Art von Markt, von der Medizin bis zum Einzelhandel.

All dies ist jedoch nicht nur durch 5G möglich. Wir treten jetzt schnell in die nächste Phase der 5G-Technologie ein, 5G-Advanced, die ein entscheidender Schritt für den endgültigen Übergang zu den theoretischen 6G-Netzwerken der Zukunft sein wird. Während die 6G-Spezifikationen noch in der Entwicklung sind und die ersten ersten Bereitstellungen für 2030 geplant sind, schaffen die Innovationen von 5G-Advanced die Grundlage für morgen. Auch hier werden optische Transceiver der Schlüssel sein, um das volle Potenzial von 5G-Advanced-Anwendungen auszuschöpfen und sich auf die nächste Generation drahtloser Netzwerke vorzubereiten. In diesem Blog betrachten wir wichtige Innovationen, die Netzwerkbetreibern helfen können, ihre vorhandenen Netzwerke für 5G-Advanced anzupassen und den ersten Schritt in Richtung einer endgültigen 6G-Zukunft zu unternehmen.

Entwicklung optischer Technologien: Von 4G bis 5G-Advanced

Der Übergang von 4G zu 5G bedeutete einen bedeutenden Sprung in der optischen Übertragungstechnologie, nämlich den Wechsel von 1G- zu 10G-Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)-Optik. Diese Entwicklung ermöglichte höhere Geschwindigkeiten und Kapazitäten und sorgte für die für 5G erforderliche verbesserte Konnektivität.

Jetzt erfordern 5G-Advanced-Netzwerke die Einführung von 25G- und 100G-Optiken, um immer anspruchsvollere, bandbreitenintensivere XR-, MR- und andere IoT-Anwendungen zu unterstützen. Im Vergleich zu herkömmlichem 5G wird 5G-Advanced eine verbesserte Leistung erbringen. Telecom Review berichtet, dass 5G-Advanced voraussichtlich bieten 20% höhere Datenraten im Vergleich zu Standard-5G-Netzwerken. Während spezifische Spitzendatenraten noch von Organisationen wie 3GPP entwickelt werden, ermöglicht die verbesserte Leistung von 5G-Advanced auch die Unterstützung noch effektiverer Network-Slicing-Techniken und erweiterter Massive-MIMO-Konfigurationen. Dadurch können 5G-Advanced-Netzwerke ein vielfältiges Verkehrsspektrum effizienter bewältigen und eine Vielzahl bahnbrechender Innovationen unterstützen, die über diejenigen hinausgehen, die herkömmliches 5G effektiv bewältigen kann. Dazu gehören Echtzeit-Industrieautomatisierung, XR, autonome Fahrzeuge und vieles mehr.   

Die Xhaul-Architektur verstehen

Beim Datentransport erhöht 5G-Advanced den Bedarf an Xhaul, einer konvergenten optischen und drahtlosen Netzwerkarchitektur, die alle Aspekte des RAN flexibel mit dem Kern verbindet. Als 5G-Transportlösung xHaul integriert die drahtlosen und drahtgebundenen Technologien von Fronthaul und Backhaul in ein gemeinsames TransportnetzwerkIn herkömmlichen 5G-Netzen:

• Fronthaul verbindet die Remote Radio Unit (RRU) mit der Distributed Unit (DU).
• Mittelstrecke verbindet die DU mit der zentralisierten Einheit (CU).
• Rückhol überträgt den Verkehr von der CU zum Kernnetz oder Rechenzentrum.

In Xhaul verschwimmen diese Grenzen und es entsteht eine flexible, integrierte Transportschicht. Diese Architektur ist darauf ausgelegt, die hohen Anforderungen fortschrittlicher Anwendungen zu erfüllen und die Skalierbarkeit, Effizienz und Anpassungsfähigkeit zu bieten, die für moderne 5G-Advanced-Netzwerke erforderlich sind. Dies erhöht jedoch auch den Bedarf an innovativen optischen Transceiver-Lösungen der nächsten Generation, die mehr Leistung und Bandbreite bieten können als in herkömmlichen 5G-Netzwerken genutzt wird. Dies ist jedoch leichter gesagt als getan, da viele „handelsübliche“ optische Lösungen mit dieser höheren Leistung und Bandbreite für den Einsatz in 5G-Advanced-Netzwerken vor einer erheblichen Herausforderung stehen: Einschränkungen bei der Verbindungsentfernung. Hier sind einige Optionen für Netzwerkbetreiber, um dieses Hindernis zu umgehen.

Die Herausforderungen von 5G-Advanced bewältigen: Die Rolle optischer Transceiver

25G abstimmbare Optik

Mit der zunehmenden Verbreitung von 5G-Advanced wird der Sprung von 10G- auf 25G-Optik entscheidend für den Erfolg. Allerdings beschränkt die chromatische Dispersion die Verbindungsdistanzen herkömmlicher 25G-DWDM-Optik auf 10-15 km, sofern keine teure externe Spezialausrüstung zur Verstärkung (z. B. EDFAs) und Module zur chromatischen Dispersionskompensation (DCM) verwendet werden. Dies ist ein erhebliches Hindernis für den Einsatz von 25G-DWDM-Optik in 5G-Advanced-Netzwerken, wenn man bedenkt, dass 10G-DWDM-Optik Übertragungsdistanzen von bis zu 80 km ermöglichen kann. Angesichts der Tatsache, dass die meisten Zugangsnetzverbindungen bis zu 80 km lang sind, musste eine Lösung gefunden werden. Hier kommt Genesee™ ASIC-Chip von Precision OT kommt ins Spiel. Basierend auf proprietärer Technologie erweitert unsere ASIC-Technologie (anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) zur Dispersionskompensation die Reichweite der abstimmbaren 25G-DWDM-Optik auf 40 km und darüber hinaus, sogar bis zu 60 km.

Mit dieser Innovation können Netzbetreiber kostengünstige Lösungen einsetzen, die eine nahtlose Konnektivität für bandbreitenintensive Anwendungen gewährleisten, die auf 5G-Advanced-Netze angewiesen sind.

100G QSFP28 ZR Kohärente abstimmbare DWDM-Optik

Der Aufstieg der Xhaul-Architekturen hat auch die Nachfrage nach fortschrittlicher 100G-Optik mit großen Reichweiten erhöht. Herkömmliche handelsübliche 100G QSFP28 DWDM-Transceiver mit Direkterkennung haben ihre eigene Entfernungsbeschränkung – normalerweise weniger als 1 km, ohne dass im Netzwerk zusätzliche externe Verstärkung oder DCMs installiert sind. Dies ist eine noch größere Einschränkung als die im vorherigen Abschnitt für 25G erwähnte.

Während kohärente 100G-Optik mit Formfaktoren wie CFP2-DCO und QSFP-DD für Entfernungen von mehr als 80 km verwendet werden kann, erfordert ihre Einführung im Wesentlichen den Kauf spezieller Hardware sowie zusätzlichen Platzbedarf bei Verwendung größerer Formfaktoren wie CFP2, die in mobilen Xhaul-Anwendungen nicht üblich sind. Mittlerweile ist der QSFP28-Formfaktor bei 100G-Datenraten in allen Netzwerken der am häufigsten eingesetzte Formfaktor.

Hier ist Kohärenter abstimmbarer DWDM-Transceiver QSFP28 100ZR von Precision OT stellt auf diesem Gebiet einen Durchbruch dar, der die folgenden wesentlichen Einschränkungen behebt:

• Erweiterte Reichweite: Unterstützt unverstärkte Grauverbindungen bis zu 80–100 km, unverstärkte DWDM-Verbindungen 30–80 km (abhängig von der MUX-Konfiguration und Einfügungsdämpfung) und verstärkte DWDM-Verbindungen bis zu 300 km mit erweiterter chromatischer Dispersionskompensation.
• Kompatibilität: Integriert sich mit älteren Hostgeräten, die QSFP28-Transceiver unterstützen, und ermöglicht so 100G-DWDM-Schnittstellen ohne kostspielige externe Transportgeräte, teure neue Switches und Router mit QSFP-DD/OSFP-Ports oder veraltete Low-Density-Hostplattformen mit CFP2-Ports.
• Hohe Leistung: Ermöglicht eine Umstellung auf IPoDWDM und bietet gleichzeitig eine kostengünstige, außergewöhnlich skalierbare Lösung, die sich ideal für 5G-Backhaul, Geschäftsverbindungen und Hub-to-Hub-Verbindungen eignet.

Durch die Erweiterung der Reichweite von 100G-Optiken in DWDM-Netzwerken auf beispiellose Entfernungen für eine einzelne steckbare QSFP28-Optik bietet diese Innovation eine wirklich skalierbare, kostengünstige und leicht nachrüstbare Lösung für Betreiber mit vorhandenen QSFP28-Anschlüssen und -Geräten. Angesichts der Tatsache, dass der QSFP28-Formfaktor als die beliebteste Wahl für 100G-Anwendungen gilt, ist die Möglichkeit, seine Reichweite zu erweitern, ohne ganze Netzwerke neu konzipieren zu müssen, ein entscheidender Vorteil.

Unser erstes Produkt ist ein QSFP28 100ZR Coherent Tunable DWDM-Transceiver mit einer TX-Ausgangsleistung im Bereich von -8,5 bis -4 dBm, 100 GbE Single Rate, C-Temp (0 bis +70 °C) und kompatibel mit der SFF-8636-Verwaltungsschnittstelle. Im Laufe des Jahres 2025 sind mehrere weitere Produktvarianten für die Veröffentlichung geplant. Kurz gesagt wird diese Art von Innovation dazu beitragen, 100G DWDM-Optik als Eckpfeiler von Xhaul-Netzwerken zu festigen und sicherzustellen, dass sie heute 5G-Advanced-Anwendungen unterstützen können, während sie gleichzeitig die heutigen Netzwerke auf die Zukunft vorbereiten – theoretische Innovationen, die eines Tages die Entwicklung von 6G-Standards beeinflussen werden.

Umwelt- und Temperaturaspekte

Abschließend muss darauf hingewiesen werden, dass die Zuverlässigkeit optischer Transceiver von ihrer Fähigkeit abhängt, in unterschiedlichen Umgebungen zu funktionieren. Hier kommt die Bedeutung der Temperaturbeständigkeit ins Spiel. Für 25G- und 100DWDM-Transceiver sind I-Temp-bewertete Optiken entscheidend, um eine robuste Leistung im Außenbereich und unter extremen Bedingungen zu gewährleisten, was häufig bei mobilen Xhaul-Netzwerken der Fall ist.

Optik als Katalysator für 5G-Advanced und eine 6G-Zukunft

Optische Transceiver sind das Rückgrat der Zukunft. Heute sorgen sie dafür, dass moderne 5G-Advanced-Netzwerke bahnbrechende Anwendungen von VR und AR bis hin zu MR und XR unterstützen können. Vor allem aber fungieren sie als Sprungbrett für zukünftige Innovationen, die letztendlich die Entwicklung der 6G-Standards prägen werden.

Wie immer liegt der Trick für den erfolgreichen Übergang zu 5G-Advanced-Netzwerken darin, die traditionellen Einschränkungen früherer Transceiver-Generationen zu überwinden, insbesondere der 25G- und 100G-DWDM-Optik. Entscheidende Fortschritte wie Genesee ASIC von Precision OT Und QSFP28 100ZR DWDM-Angebot, helfen Netzbetreibern, die Lücke zwischen regulären 5G- und 5G-Advanced-Netzen zu schließen. Indem sie Herausforderungen in Bezug auf Entfernung, Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit an die Umgebung bewältigen, legen diese Innovationen den Grundstein für die Hochleistungsnetze von morgen.

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