Viabilidad del Multiplexado por División de Polarización para Enlaces Ópticos Bidireccionales en Redes de Acceso en la Nube Radio sobre Fibra 5G

Gustavo Puerto Leguizamón
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Carlos Arturo Suárez Fajardo
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
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Resumen

Objetivo: Investigar el potencial de la multiplexación por división de polarización en una red de acceso radio sobre fibra en la nube para 5G con el fin de habilitar enlaces ópticos bidireccionales en el segmento de front-haul. Metodología: Se propone una red de acceso de radio en la nube ópticamente centralizada basada en multiplexación por división de polarización y transporte de radio sobre fibra. La explotación del dominio de polarización genera canales de longitud de onda óptica independientes para el enlace descendente y el enlace ascendente. La demostración experimental evalúa la viabilidad del transporte de información por radio sobre fibra en una red de acceso de radio en la nube 5G. La demostración evaluó las mediciones de la magnitud del vector de error para anchos de línea de portadoras ópticos de 0.1 nm. Los datos se midieron experimentalmente para señales QPSK y 64QAM sobre una radiofrecuencia de 3.5 GHz a lo largo de 10 km y 20 km de fibra óptica monomodo. Resultados: Los resultados experimentales evaluaron la calidad de las señales QPSK y 64QAM transportadas en un entorno de multiplexación por división de polarización para un transporte ópticamente centralizado en una red de acceso de radio en la nube para 5G. 64QAM presentó un EVM por debajo del 6% con una degradación del 2.8% y QPSK presentó un EVM por debajo del 8% con una degradación de aproximadamente el 4.8% con respecto a la señal original a lo largo de una longitud de propagación de 20 km. Conclusiones: Los resultados demostraron que la multiplexación de polarización para un transporte ópticamente centralizado en una red de acceso de radio en la nube para 5G es factible. A pesar de la potencia óptica relativamente baja recibida en el enlace ascendente, las penalizaciones de potencia de los componentes polarizados no comprometieron el presupuesto de potencia, por lo que la amplificación óptica no se incluyó en las mediciones. Tanto QPSK como 64QAM cumplen los requisitos del 3GPP en términos de calidad e integridad de la señal.

Citas

  1. B. Agarwal, M. A. Togou, M. Marco and G. -M. Muntean, "A Comprehensive Survey on Radio Resource Management in 5G HetNets: Current Solutions, Future Trends and Open Issues," in IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 24, no. 4, pp. 2495-2534, Fourthquarter 2022, doi: 10.1109/COMST.2022.3207967.
  2. J. Brenes et al., "Network slicing architecture for SDM and analog-radio-over-fiber-based 5G fronthaul networks," in Journal of Optical Communications and Networking, vol. 12, no. 4, pp. B33-B43, April 2020, doi: 10.1364/JOCN.381912.
  3. X. Liu, "Enabling Optical Network Technologies for 5G and Beyond," in Journal of Lightwave Technology, vol. 40, no. 2, pp. 358-367, 15 Jan.15, 2022, doi: 10.1109/JLT.2021.3099726.
  4. "IEEE Standard for Packet-based Fronthaul Transport Networks," in IEEE Std 1914.1-2019 , vol., no., pp.1-94, 21 April 2020, doi: 10.1109/IEEESTD.2020.9079731
  5. CPRI Specification V7.0 (2015-10-09). [Online] Available: http://www.cpri.info/downloads/CPRI_v_7_0_2015-10-09.pdf.
  6. S. Mikroulis, L. N. Binh, I. N. Cano and D. Hillerkuss, "CPRI for 5G Cloud RAN? – Efficient Implementations Enabling Massive MIMO Deployment – Challenges and Perspectives," 2018 European Conference on Optical Communication (ECOC), Rome, Italy, 2018, pp. 1-3, doi: 10.1109/ECOC.2018.8535213.
  7. X. Wang, "PAM-X™: A 25Gb/s-PAM4 Optical Transceiver Chipset for 5G Optical Front-Haul," OFC, M2F.6, San Diego, CA, USA, March 2020.
  8. H. Yu, et. al. "100Gbps CWDM4 Silicon Photonics Transmitter for 5G applications," OFC, W3E.4, San Diego, CA., USA, March 2019.
  9. P. Perry, A. Peters, S. McClean, P. Morrow, B. Scotney and L. Barry, "All-Optical Network Capacity for 5G Cellular Fronthaul," 2019 21st International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), Angers, France, 2019, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICTON.2019.8840341.
  10. eCPRI specifications V2.0 (2019-05-10) [Online] Available: https://www.gigalight.com/downloads/standards/ecpri-specification.pdf
  11. C. S. Shinde, "A pragmatic industrial road map for shifting the existing fronthaul from CPRI to 5G compatible eCPRI," 2020 IEEE 3rd 5G World Forum (5GWF), Bangalore, India, 2020, pp. 297-302, doi: 10.1109/5GWF49715.2020.9221322.
  12. 3GPP TS 38.101–1: “New radio (NR): User equipment (UE) radio transmission and reception," V16.1.0, 2019.
  13. H. -H. Lu et al., "Two-Way 5G NR Fiber-Wireless Systems Using Single-Carrier Optical Modulation for Downstream and Phase Modulation Scheme for Upstream," in Journal of Lightwave Technology, vol. 41, no. 6, pp. 1749-1758, 15 March15, 2023, doi: 10.1109/JLT.2022.3230375.
  14. Y. Zhu and W. Hu, "Optical access networks for fixed and mobile applications [Invited Tutorial]," in Journal of Optical Communications and Networking, vol. 16, no. 2, pp. A118-A135, February 2024, doi: 10.1364/JOCN.499341.
  15. C. Li, X. Chen, Z. Chen and F. Zhang, "Capacity Increase in Dual-polarization Nonlinear Frequency Division Multiplexing Systems with Probabilistic Shaping," 2021 Opto-Electronics and Communications Conference (OECC), Hong Kong, Hong Kong, 2021, pp. 1-3, doi: 10.1364/OECC.2021.W1B.2.
  16. O. G. Morozov and A. M. Almufti, "Simulation with Investigation for 16Tbit/s High Order Quadrature Amplitude Modulation Dual Polarization Coherent Optical Transmission System for 5G and Beyond," 2023 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO, Pskov, Russian Federation, 2023, pp. 1-5, doi: 10.1109/SYNCHROINFO57872.2023.10178497.
  17. S. Shen et al., "Polarization-Tracking-Free PDM Supporting Hybrid Digital-Analog Transport for Fixed-Mobile Systems," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 31, no. 1, pp. 54-57, 1 Jan.1, 2019, doi: 10.1109/LPT.2018.2882766
  18. H. -H. Lu et al., "Bi-Directional Fiber-FSO-5G MMW/ 5G New Radio Sub-THz Convergence," in Journal of Lightwave Technology, vol. 39, no. 22, pp. 7179-7190, 15 Nov.15, 2021, doi: 10.1109/JLT.2021.3113641
  19. M. Sun et al., "Spectrally Efficient Direct-Detection THz Communication System Enabled by Twin Single-Sideband Modulation and Polarization Division Multiplexing Techniques," 2022 Asia Communications and Photonics Conference (ACP), Shenzhen, China, 2022, pp. 53-56, doi: 10.1109/ACP55869.2022.10088517.
  20. Y. Cai et al., "Spectrally Efficient PDM-Twin-SSB Direct-Detection THz System Without Active Polarization Control," in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 35, no. 15, pp. 838-841, 1 Aug.1, 2023, doi: 10.1109/LPT.2023.3275921.
  21. S. -A. Li et al., "Enabling Technology in High-Baud-Rate Coherent Optical Communication Systems," in IEEE Access, vol. 8, pp. 111318-111329, 2020, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3003331.
  22. J. -H. Yan, J. -K. Huang, Y. -Y. Lin, J. -W. Hsu and K. -M. Feng, "A MMW Coordinate Multi-Point Transmission System for 5G Mobile Fronthaul Networks based on a Polarization-Tracking-Free PDM-RoF Mechanism," 2020 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), San Diego, CA, USA, 2020, pp. 1-3.
  23. X. Li, J. Yu and G. -K. Chang, "Photonics-Aided Millimeter-Wave Technologies for Extreme Mobile Broadband Communications in 5G," in Journal of Lightwave Technology, vol. 38, no. 2, pp. 366-378, 15 Jan.15, 2020, doi: 10.1109/JLT.2019.2935137.
  24. K. Mallick et al., "Bidirectional OFDM Based MMW/THzW Over Fiber System for Next Generation Communication," in IEEE Photonics Journal, vol. 13, no. 4, pp. 1-7, Aug. 2021, Art no. 7301207, doi: 10.1109/JPHOT.2021.3104943.
  25. F. Cuesta Quintero, G. Puerto Leguizamón y C. Suárez Fajardo, “Optical partitioning for multicarrier generation in subcarrier multiplexed networks”, INGE CUC, vol. 16, no. 1, 2020. DOI: http://doi.org/10.17981/ingecuc.16.1.2020.013.
  26. ETSI, “5G, NR, Base Station (BS) radio transmission and reception (3GPP TS 38.104 version 15.5.0 Release 15),” 2019. [Online]. Available: https://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/138100_138199/138104/15.05.00_60/ts_138104v150500p.pdf
Cómo citar
[1]
G. Puerto Leguizamón y C. A. Suárez Fajardo, «Viabilidad del Multiplexado por División de Polarización para Enlaces Ópticos Bidireccionales en Redes de Acceso en la Nube Radio sobre Fibra 5G», Investigación e Innovación en Ingenierías, vol. 12, n.º 2, dic. 2024.

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