Estudo de transmissores ópticos sintonizáveis para o fronthaul WDM-PON em redes móveis 5G/6G

• Autor(a) principal: Plazas, Caio Luiz Machado Pereira
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-31052023-155609/
• topic: 5G mobile communications; analog radio-over-fiber; auto-alimentação; lasers sintonizáveis; multiplexação em comprimento de onda; passive optical networks; rádio-sobre-fibra analógico; redes móveis 5G; redes ópticas passivas; self-seeding; tunable lasers; wavelength division multiplexing

A conexão de fronthaul para dar suporte à operação das redes móveis 5G e 6G é um dos maiores motivadores por trás do desenvolvimento de novos padrões de redes ópticas passivas (PON) como o 50-Gigabit PON (50G-PON). A multiplexação por comprimento de onda (WDM-PON), graças à sua capacidade de estabelecer conexões ponto-a-ponto lógicas para cada célula, é apontada como uma das mais promissoras tecnologias para a efetivação do fronthaul óptico. No entanto, um dos empecilhos para a implementação do WDM-PON é a necessidade de manter um par de lasers em estoque para cada canal em operação. Para se tornar um candidato viável para os futuros padrões de redes ópticas de acesso, o WDMPON deve reduzir seus custos de operação e resolver seu problema de estoque. A solução é a adoção de fontes ópticas colorless, onde o mesmo hardware pode ser utilizado para gerar qualquer comprimento de onda requerido pela rede. Neste trabalho, dois transmissores colorless são propostos e comparados em termos de sua performance de descida e impacto na subida. O primeiro é uma versão otimizada da técnica de auto-alimentação trabalhada previamente por nosso grupo na EESC/USP. O segundo é baseado em um vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) sintonizável recentemente demonstrado na literatura científica. Ambas as topologias utilizam o mesmo transmissor de subida baseado na técnica de reuso de portadora com reflective semiconductor optical amplifiers (RSOAs). As configurações são validadas com base em comparações com resultados experimentais e sua performance em transmissão de dados em banda-base é avaliada computacionalmente. O fronthaul é avaliado com base nas transmissões de dados com taxas de 1,25 Gbps e 10 Gbps em 3,5 GHz e 26 GHz, respectivamente, em um enlace de 20 km. Os resultados da transmissão em radio-sobre-fibra analógico (ARoF) superam os requisitos mínimos impostos pelo 3rd generation partnership project (3GPP) para ambas as topologias. No entanto, o VCSEL apresenta largura de linha de 42 MHz, contra 7 GHz da auto-alimentação e maior coerência da portadora. Em ARoF foram obtidos valores de error vector magnitude (EVM) de 4,6% no VCSEL e 7,2% na auto-alimentação em 26 GHz e 64QAM. Uma variação de até 1% e 7% no EVM entre os resultados dos diferentes formatos de modulação é introduzida pelos efeitos não-lineares no VCSEL e na auto-alimentação, respectivamente. Os resultados deste trabalho confirmam que o VCSEL é o candidato superior para a implementação de um sistema WDM-PON.