Análisis del impacto de la conversión Analógica a Digital en el desempeño de Sistemas RoF Digitalizado
DOI:
https://doi.org/10.17981/ingecuc.15.1.2019.07Palabras clave:
RoF digitalizado (DRoF), Rango Dinámico, NG-PON2, CRAN, VCSELResumen
Introducción: Se evalúa numéricamente el impacto del proceso de digitalización en el desempeño de un escenario basado en tecnología Radio-sobre-Fibra a frecuencia intermedia.
Objetivo: Evaluar el impacto del proceso de digitalización, en el desempeño de escenario Radio-sobre-Fibra digitalizado a frecuencia intermedia (IF-DRoF).
Metodología: Se evalúa el desempeño frente al error de un sistema IF-DRoF como función de la distancia del enlace y del número de bits de resolución del conversor Analógico-a-Digital (ADC), se compara los resultados con la arquitectura Radio-sobre-Fibra analógica (ARoF). El escenario DRoF introduce un ADC en el transmisor para digitalizar las señales y un conversor Digital-a-Analógico (DAC) en el receptor para reconstruirlas. El transmisor óptico usa un Láser Emisor de Cavidad Vertical modulado directamente (DM-VCSEL) de bajo costo.
Resultados: El escenario IF-DRoF extiende la distancia de transmisión en 18 km (de 25 a 43 km), y 22 km (de 25 a 47 km) usando un ADC con resolución de 4 y 8 bits, respectivamente cuando se compara con ARoF. Además, para una tasa de bit errado (BER) igual a 10-9, el sistema IFDRoF incrementa el rango en 7 km, y la tasa de bit escala como el producto número de bits de resolución del ADC × tasa de muestreo (hasta 8 × 1.25 Gb/s = 10 Gb/s). El nivel de sensitividad medido en el receptor fue de -21 dBm para un alcance máximo de 42 km a un nivel de BER de 10-5@4 bits de resolución.
Conclusiones: El sistema IF-DRoF comprende una solución flexible de bajo costo, que extiende la distancia de transmisión y escala la tasa de bit con el producto n bits × frecuencia muestreo comparando con el sistema RoF analógico. Se demuestra que el rango dinámico es independiente de la distancia de transmisión excepto cuando el nivel de señal cae por debajo de la sensitividad del fotodetector del enlace óptico.
Descargas
Citas
C. Browning, A. Farhang, A. Saljoghei, N. Marchetti, V. Vujicic, L. E. Doyle and L. P. Barry, “5G wireless and wired convergence in a passive optical network using UF-OFDM and GFDM”, IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), Paris, France, May. 21—25, 2017. pp. 386—392. https://doi.org/10.1109/ICCW.2017.7962688
D. H. Hailu, B. G. Grevehaweria, S. H. Kebede, G. G. Lema and G. T. Tesfamariam, “Mobile fronthaul transport options in C-RAN and emerging research directions: A comprehensive study”, Optical Switching and Networking, vol. 30, pp. 40—52, Nov. 2018. https://doi.org/10.1016/j.osn.2018.06.003
A. Checko, H. L. Christiansen, Y. Yan, L. Scolari, G. Kardaras, M. S. Berger and L. Dittmann, “Cloud RAN for mobile networks – a technology overview”, IEEE Surveys and Tutorials journal, vol. 17, no. 1, pp. 405–426, Sept. 2014. https://doi.org/10.1109/COMST.2014.2355255
J. Wu, S. Rangan and H. Zhang. Green Communications: Theoretical Fundamentals, Algorithms and Applications, 1st Ed., Boca Raton, Florida, USA: CRC Press, 2016.
M. L. Farwell, W. S. Chang and D. R. Huber, “Increased linear dynamic range by low biasing the Mach-Zehnder modulator”, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 5, no. 7, pp. 779—782, Jul. 1993. https://doi.org/10.1109/68.229804
P. A. Gamage, A. Nirmalathas, C. Lim, D. Novak and R. Waterhouse, “Design and Analysis of Digitized RF-Over-Fiber Links”, Journal of Lightwave Technology, vol. 27, no. 12, pp. 2052—2061, June 15, 2009. https://doi.org/10.1109/JLT.2008.2006689
R. S. Oliveira, C. R. Francês, J. C. Costa, D. F. Viana, M. Lina and A. Teixeira, “Analysis of the cost-effective digital radio over fiber system in the NG-PON2 context”, In: 16th International Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium, Funchal, Portugal, Sept. 17—19, 2014, https://doi.org/10.1109/NETWKS.2014.6959262
V. A. Thomas, M. El-Hajjar and L. Hanzo, “Performance Improvement and Cost Reduction Techniques for Radio Over Fiber Communications”, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 17, no. 2, pp. 627—670, Jan. 2015. https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2394911
P. P. Monteiro, D. Viana, J. da Silva, D. Riscado, M. Drummond, A. Oliveira, N. Silva and P. Jesus, “Mobile fronthaul RoF transceivers for C-RAN applications”, in 17th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), Budapest, Hungary, Jul. 5—9, 2015. https://doi.org/10.1109/ICTON.2015.7193452
G. S. D. Gordon, M. J. Crisp, R. V. Penty and I. H. White, “High-Order Distortion in Directly Modulated Semiconductor Lasers in High-Loss Analog Optical Links with Large RF Dynamic Range”, Journal of Lightwave Technology, vol. 29, no. 23, pp. 3577—3586, Dec. 2011. https://doi.org/10.1109/JLT.2011.2172773
R. Michalzik and K. Ebeling, “Operating Principles of VCSELs”, in Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Devices, H. E. Li and K. Iga, Eds. Heidelberg, Berlin, Germany; Springer, 2003. pp. 53—98.
A. Nirmalathas, P. A. Gamage, C. Lim, D. Novak, R. Waterhouse and Y. Yang, “Digitized RF transmission over fiber,” IEEE Microwave Magazine, vol. 10, no. 4, pp. 75—81, Jun. 2009. https://doi.org/10.1109/MMM.2009.932284
J. H. Reed, Software Radio: A Modern Approach to Radio Engineering, PTR, USA: Prentice Hall, 2002. pp. 13—14.
A. Malacarne, F. Fresi, G. Meloni, T. Foggi and L. Potì, “Time–Frequency Packing Applied to Cost-Effective IM/DD Transmission Based on Directly Modulated VCSEL”, J. Lightwave Technol., vol. 35, no. 20, pp. 4384—4391, Oct. 2017. https://doi.org/10.1109/JLT.2017.2743529
M. Cvijetic and I. B. Djordjevic, Advanced optical communication systems and networks, 1st Edition, Norwood MA, USA: Ed. Artech House, 2013.
J. A. Altabas, D. Izquierdo, J. A. Lazaro and I. Garcés, “Chirp-based direct phase modulation of VCSELs for cost-effective transceivers”, Opt. Lett., vol. 42, no. 1, pp. 583—586, Feb. 2017. https://doi.org/10.1364/OL.42.000583
Y. Yang, C. Lim and A. Nirmalathas, “Bit resolution enhanced digitized RF-over-fiber link”, 2010 IEEE International Topical Meeting on Microwave Photonics, Montreal, QC, 2010, pp. 177—180, Dec. 2010. https://doi.org/10.1109/MWP.2010.5664149
I. A. Alimi, A. L. Teixeira and P. P. Monteiro, “Toward an Efficient C-RAN Optical Fronthaul for the Future Networks: A Tutorial on Technologies, Requirements, Challenges, and Solutions”, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 20, no. 1, pp. 708—769, Nov. 2017. https://doi.org/10.1109/COMST.2017.2773462
J. S. Wey, D. Nesset, M. Valvo, K. Grobe, H. Roberts, Y. Luo and J. Smith, “Physical Layer Aspects of NG-PON2 Standards—Part 1: Optical Link Design”, J. Opt. Commun. Netw., vol. 8, no. 1, pp. 33—42, Jan. 2016. https://doi.org/10.1364/JOCN.8.000033
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2019 INGE CUC
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
Los artículos publicados son de exclusiva responsabilidad de sus autores y no reflejan necesariamente las opiniones del comité editorial.
La Revista INGE CUC respeta los derechos morales de sus autores, los cuales ceden al comité editorial los derechos patrimoniales del material publicado. A su vez, los autores informan que el presente trabajo es inédito y no ha sido publicado anteriormente.
Todos los artículos están bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional.
English
Español (España)
