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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Power-over-Fiber Applied to 5G NR Fronthauls and IIoT
???metadata.dc.creator???: Souza, Letícia Carneiro de
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Sodré Júnior, Arismar Cerqueira
???metadata.dc.contributor.referee1???: Sodre Junior, Arismar Cerqueira
???metadata.dc.contributor.referee2???: Montero, David Sanchez
???metadata.dc.contributor.referee3???: Romero, Murilo Araujo
???metadata.dc.contributor.referee4???: Brito, Jose Marcos Camara
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho tem por objetivo a concepção e a implementação da tecnologia powerover-fiber (PoF) em dois cenários:fronthauls de sistemas fiber-wireless (FiWi) de comunicações móveis de quinta geração (5G) e Industrial Internet of Things (IIoT). Relata-se inicialmente uma demonstração experimental de nos de sensores sem fio alimentados opticamente e baseados na tecnologia PoF, visando aplicac¸oes IIoT. Nos transmissores (TX) e receptores (RX) sao alimentados pelo sistema PoF, possibilitando o monitoramento local e remoto de dados de temperatura, de maneira a transportar 1,4 W de potencia elétrica com eficiência de transmissão de potência (power transmission efficiency - PTE) de 24%. Finalmente, apresenta-se uma comparação de medidas de temperatura obtidas utilizando o sistema PoF e um controlador logico prográmavel ( programmable logic controller - PLC) industrial convencional, visando demonstrar o potencial e viabilidade da tecnologia PoF sob tais condic¸oes. Posteriormente, descreve-se a implementação de um sistema FiWi 5G new radio (NR) totalmente alimentado utilizando as tecnologias PoF e radio-sobre-fibra (RoF). Desta maneira, viabiliza-se a transmissão simultânea de um sinal 5G NR centrado em 3,5 GHz com banda de ate 100 MHz e uma portadora óptica de 2,2 W, utilizando-se enlaces de fibra óptica dedicados. O sistema PoF proposto é capaz de prover energia elétrica estável e potências de até 475 mW, por meio de um enlace de fibra óptica multimodo (MMF) de 100 m, com o objetivo de alimentar uma unidade de antena remota (RAU) de um sistema 5G. Demonstra-se uma PTE de 23,5% em um sistema 5G NR real,sendo seu desempenho e investigado em função dos pré-requisitos Release 15 do 3rd Generation Partnership Project (3GPP), em termos de root mean square error vector magnitude (EVMRMS). Obteve-se vazao de 500 Mbit/s com EVM ˜ RMS de 3,9%, utilizando a modulação 64 quadrature amplitude modulation (QAM) sem amplificação óptica.
Abstract: This work reports the concept and implementation of power-over-fiber (PoF) technology applied to fifth generation of mobile networks (5G) fronthauls and Industrial Internet of Things (IIoT) scenarios. Firstly, a deployment of optically-powered wireless sensor nodes is presented, aiming at IIoT applications. The proposed approach enables two different IIoT scenarios, in which wireless transmitter (TX) and receiver (RX) nodes are powered by a PoF system, enabling local and remote temperature data monitoring. In this scheme, 1.4 W delivered electrical power is ensured with power transmission efficiency (PTE) of 24%. Finally, a comparison of temperature measurements between the proposed PoF-based approach and a conventional industrial programmable logic controller (PLC) is presented in order to demonstrate the potential and feasibility of the PoF technology. Next, a full optically-powered 5G new radio (NR) fiber-wireless (FiWi) system implementation, based on PoF and radio-over-fiber (RoF) technologies, is reported for allowing the simultaneous transmission of a 5G NR signal at 3.5 GHz with bandwidth up to 100 MHz and a 2.2-W optical power signal employing dedicated fiber-optics links. The proposed PoF system is able to deliver stable electrical power up to 475 mW, by means of using a 100-m multimode fiber (MMF) link, with the purpose of optically powering a 5G NR remote antenna unit (RAU). An overall PTE of 23.5% is experimentally demonstrated in a real 5G NR system. The FiWi system performance is investigated in accordance with the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) Release 15 requirements, in terms of root mean square error vector magnitude (EVMRMS). Our optically-powered 5G NR FiWi system provides 500 Mbit/s throughput with EVMRMS as low as 3.9%, by using 64-quadrature amplitude modulation (QAM) without optical amplification.
Keywords: 5G; 5G NR; fiber/wireless; fronthaul; IIoT; Industria 4.0; powerover-fiber; radio sobre fibra
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia - Telecomunicações
Language: eng
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Instituto Nacional de Telecomunicações
???metadata.dc.publisher.initials???: INATEL
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto Nacional de Telecomunicações
???metadata.dc.publisher.program???: Mestrado em Engenharia de Telecomunicações
Citation: Souza, Letícia Carneiro de. Power-over-Fiber Applied to 5G NR Fronthauls and IIoT. 2022. [ 94 ]. dissertação( Mestrado em Engenharia de Telecomunicações) - Instituto Nacional de Telecomunicações, [ Santa Rita do Sapucai] .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
URI: https://tede.inatel.br:8080/tede/handle/tede/230
Issue Date: 17-Feb-2022
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Mestrado em Engenharia de Telecomunicações

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