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https://tede.inatel.br:8080/tede/handle/tede/259
???metadata.dc.type???: | Tese |
Title: | Optically-powered Hybrid RoF/VLC Systems for 6G Applications |
???metadata.dc.creator???: | Pinto , Felipe Batista ![]() |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Volpato, . Romulo Mota |
???metadata.dc.contributor.advisor2???: | Lima, Eduardo Saia |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | Ribeiro , José Antônio |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | Volpato, Rômulo Mota |
???metadata.dc.contributor.referee3???: | Junior , Arismar Cerqueira |
???metadata.dc.description.resumo???: | Esta dissertação apresenta a implementação de dois sistemas Power-over-Fiber (PoF) para prover energia elétrica opticamente a duas arquiteturas de comunicações móveis, sendo uma 5G e outra 6G. A primeira implementação baseia-se no uso de um sistema de rádio sobre fibra ( ´ Radio over Fiber ou RoF) com o padrão 5G New Radio (5G NR) em conjunto com PoF para ambientes industriais. O sinal 5G NR centrado em 3,5 GHz com 100 MHz de largura de faixa e transmitido ao longo de um enlace de fibra óptica monomodo (SMF) de 20 km. Em relação ao sistema PoF, uma potência óptica de 5 W é transmitida por meio de uma fibra óptica multimodo convencional (MMF) de 100 m, com diâmetro do núcleo de 62,5 µm, visando prover energia para um modulo RoF. Obtém-se uma eficiência de transmissão ao de energia ( ˜ Power Transmission Efficiency ou PTE) de aproximadamente 19% e analisa-se o desempenho do sistema 5G NR uti lizando a metrica EVM RMS (Root MEan Square Error Vector Magnitue). Alcança-se uma vazão de 600 Mbps sem degradação significativa de desempenho em comparação ao sistema RoF alimentado convencionalmente, demonstrando a aplicabilidade e o potencial da técnica PoF para comunicações industriais baseadas em 5G NR. A segunda implementação e concernente a sistemas híbridos de comunicação por luz visível (Visible Light Communication ou VLC) e Fiber-Wireless (FiWi) alimentados opticamente voltados para redes 6G internas. O sistema PoF e capaz de energizar dois dispositivos, um módulo RoF, que contém em um fotodetector e um amplificador de RF, e um laser VLC vermelho. Uma fibra MMF convencional de 500 m e utilizada para transportar uma potência óptica de 8,1 W, alcançando aproximadamente 1,06 W de potência elétrica e uma PTE de 14%. Já o sinal 5G NR gerado ´ e transportado ao longo de um fronthaul de 10 km de fibra SMF, utilizando tecnologia RoF, antes de ser radiado por uma rede acesso híbrida com RF e luz vis´ıvel. Demonstra-se uma vazão 1,2 Gbps no sistema ˜ VLC usando um sinal 5G NR com largura de faixa de 200 MHz e 64 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), resultando em aproximadamente 4,02% de EVMRMS. Por fim, mais uma comparação entre o sistema PoF e a alimentação elétrica convencional e realizada, validando o desempenho do sistema PoF e sua aplicabilidade para redes 5G/6G internas. |
Abstract: | This dissertation presents the implementation of two power-over-fiber (PoF) systems, aiming to optically feed two different architectures of 5G/6G networks. The first implementation is regarding the deployment of a radio-over-fiber (RoF)-based 5G New Radio (NR) system in conjunction with PoF for industrial environments. A 100 MHz bandwidth 5G NR signal centered at 3.5-GHz is transmitted throughout a 20-km single-mode optical fiber (SMF) link. Regarding the PoF system, a 5-W optical power is transmitted through a 100-m conventional multimode optical fiber (MMF) link with 62.5 µm core diameter, with the purpose of powering an RoF module. It achieves a PoF system power transmission efficiency (PTE) of around 19% and the 5G NR system performance is evaluated as a function of the root mean square error vector magnitude (EVMRMS). A throughput of 600 Mbps is achieved with no performance degradation when compared to a conventional electrically-powered RoF system, demonstrating the applicability and potential of the PoF technique for 5G NR-based industrial communications. The second implementation relies on a hybrid optically-powered visible light communication (VLC) and fiber-wireless (FiWi) systems towards 6G indoor applications. The proposed PoF system is able to energize two loads, a RoF module, which contains a photodetector and an RF amplifier, and a VLC red laser. A 500 m conventional MMF link is used to transport 8.1 W optical power, obtaining approximately 1.06 W electrical power and a PTE of 14%. Regarding the communication link, a 5G NR signal is transmitted throughout a 10-km SMF fronthaul based on RoF technology, before being radiated in a hybrid access networks based on RF and VLC links. It is demonstrated a 1.2 Gbps throughput in the VLC link using a 5G NR signal with 200-MHz bandwidth and 64 quadrature amplitude modulation (QAM), resulting in approximately 4.02% EVMRMS. Finally, another comparison between the PoF system and a conventional power supply is performed, validating the PoF system applicability for the 5G/6G indoor networks. Keywords: 5G; 6G;multimode fiber;power-over-fiber; radio-over-fiber and visible light communication |
Keywords: | 5G; 6G; comunicação por luz visível; fibra multimodo; power-overfiber; e rádio sobre fibra |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia - Telecomunicações |
Language: | por |
???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: | Pinto , Felipe Batista. Optically-powered Hybrid RoF/VLC Systems for 6G Applications. 2024. [77 p.]. Tese( Mestrado em Engenharia de Telecomunicações) - Instituto Nacional de Telecomunicações, [Santa Rita do Sapucaí] . |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
URI: | https://tede.inatel.br:8080/tede/handle/tede/259 |
Issue Date: | 1-Feb-2024 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia de Telecomunicações |
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