Review Paper Advanced Optical Access Technologies for Next-Generation 5G Mobile Networks Invited

Dengan functional splits baru dan standar terkait yang diperkenalkan dalam 5G, kapasitas baru dan persyaratan kualitas layanan diberlakukan pada pengangkutan optik. Dalam paper ini, dibahas solusi fronthaul optik berkapasitas tinggi berbiaya rendah yang didukung oleh format modulasi canggih dan teknologi wavelength-agnostic passive wavelength division multiplexing (WDM). Sebagai komponen kunci, transceiver WDM yang dapat disetel dari jarak jauh dengan biaya rendah. Dijelaskan juga mengapa solusi fronthaul 5G berbasis Ethernet membutuhkan sarana tambahan untuk meningkatkan latensi dan kinerja pengaturan waktu. Selain itu, juga dilakukan peninjauan terhadap upaya standardisasi baru-baru ini pada Time Sensitive Network untuk mendukung fronthaul 5G yang menyediakan latensi rendah dan variasi penundaan paket rendah mengikuti spesifikasi IEEE 802.1CM terbaru. Teknologi canggih ini dapat memfasilitasi transportasi optik paket yang efektif untuk 5G.

Sampai saat ini, teknik transmisi serat yang paling canggih telah menembus batas kapasitas 100 Tbit/s per sambungan serat. Dari segi teknis, permintaan kapasitas fronthaul dapat dicapai dengan bebagai cara. Namun, biaya menjadi perhatian khusus di pasar yang kompetitif ini. Oleh karena itu, salah satu solusinya adalah memanfaatkan komponen berbiaya rendah dan menghilangkan komponen yang kurang penting jika memungkinkan. Untungnya, di sebagian besar skenario, jangkauan fronthaul relatif pendek (<20 km) karena latensi maksimum yang dapat diterima – ditentukan dalam protokol fronthaul. Dengan demikian, anggaran optik dan spesifikasi lainnya dapat dilonggarkan untuk menghemat biaya.

Ada beberapa transceiver yang bisa digunakan pada 5G, salah satunya Fixed-Wavelength Transceivers. Akan tetapi transceiver ini sulit secara operasional untuk digunakan dalam lingkungan fronthaul, karena setiap port harus dilengkapi dengan transceiver yang benar. Oleh karena itu, ITU-T SG15 mengembangkan standar untuk antarmuka Tunable Transceiver, di mana panjang gelombang dari RU dikendalikan oleh CU. Peralatan yang diperlukan untuk akurasi panjang gelombang terletak di CU dan digunakan bersama di antara RU. Arsitektur sistem fronthaul 5G yang menghubungkan CU ke sejumlah RU dapat disusun dengan Tree atau Drop-line structure.

Penggunaan Ethernet pada 5G, seperti 100 Gbit/s layak digunakan untuk fronthaul 5G karena memiliki kecepatan tinggi. Selain itu, penggunaan Ethernet dimanfaatkan untuk mengumpulkan sinyal dari beberapa RU untuk memanfaatkan keuntungan statistical multiplexing. Biaya rendah dan kecepatan tinggi mengarah pada pertimbangan penggunaan gray optics untuk transmisi 100G.

Jaringan seluler 5G memberlakukan persyaratan ketat pada throughput tinggi dan latensi rendah karena kemunculan time-sensitive applications. Beberapa proyek Time Sensitive Networking sedang berlangsung, di mana IEEE 802.1CM adalah upaya kolaboratif oleh organisasi CPRI dan IEEE dan mendefinisikan ekstensi Ethernet untuk aplikasi fronthaul seluler. Ini menentukan mekanisme TSN yang diperlukan untuk menyediakan pengangkutan deterministik dari aliran CPRI 4G dan eCPRI 5G yang memfasilitasi pengangkutan paket yang andal.

Pada backhaul, opsi penggunaan TDM-PON atau TDM Passive Optical Network secara teknis layak dan melengkapi penerapan FTTx. Solusi ini menawarkan 10 Gbit/s downstream dan 2.5 atau 10 Gbit/s upstream. Evolusi ke PON berkecepatan tinggi generasi berikutnya (yaitu, 25G / 50G) masih dalam pembahasan dalam ITU-T dan IEEE. Berbeda dengan backhaul, fronthaul (serta midhaul) yang diperkenalkan oleh 5G RAN membuat pengangkutan serat optik lebih penting, karena LLS atau low layer split membutuhkan kapasitas lebih besar. Meskipun point-to-point dark fiber yang menggunakan gray optics adalah solusi termurah dalam hal peralatan, ketersediaan serat di beberapa wilayah masih dipertanyakan. Oleh karena itu, mengingat lalu lintas fronthaul yang dienkapsulasi Ethernet, antarmuka Ethernet berkecepatan tinggi (seperti, 100 GbE atau lebih tinggi) dapat menawarkan lebih banyak kapasitas dengan penguatan statistical multiplexing. Teknik modulasi optik tingkat lanjut membuktikan bahwa antarmuka 100 Gbit/s dapat dicapai dengan transceiver.

Project Author(s)

Praja Risnaldy (23220371)