Múltiplo acesso em fronthaul óptico para arquiteturas híbridas C-RAN visando aplicação em Redes Móveis 5G
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Alexandre de Almeida Prado Pohl
Tiago Sutili
Tiago Sutili
Resumo
C-RAN (Centralized Radio Access Network) é uma topologia de rede de acesso para
telefonia móvel que centraliza o processamento de sinais de banda base em um só local e
possui diversas vantagens para a aplicação no 5G (NR) e futuras gerações de redes móveis,
dentre elas a redução dos custos OPEX e CAPEX para as operadoras. Com o advento
das Redes de Quinta Geração, haverá uma demanda muito grande de novas estações
rádio-base, devido ao uso de portadoras de frequência mais alta voltadas a atender um
número expressivo de novos usuários impulsionados pela Internet das Coisas (IoT). O
presente trabalho revisa as tecnologias atuais e mostra como o C-RAN pode ser vantajoso
para as novas implantações na infraestrutura de rádio das operadoras de redes móveis.
Para que o C-RAN seja viável, é necessário um estudo de viabilidade dos links de fronthaul.
O trabalho explora cenários de comunicação em fibra óptica, analisando o desempenho da rede
óptica no fronthaul pela variação de parâmetros cruciais, como número de canais, potência
dos lasers, comprimento da fibra e atenuação na fibra, sempre observando os impacto na
taxa de erro de bit. Será proposto o estudo de caso de três topologias de rede óptica de
acesso, comparando seus requisitos e desempenho. Adicionalmente, um modelo alternativo
é proposto para a mitigação de interferência de múltiplo acesso, apresentando-se como
uma alternativa viável para cenários futuros. Para o estudo dos modelos em análise, será
utilizado o software Optisystem ®, exportando os dados e analisando graficamente as curvas
de desempenho.
Abstract
C-RAN is a network topology that centralizes the baseband processing signals at a single
plance and has several advantages for the application in 5G (NR) and future generations
of mobile networks, among them being able to reduce the OPEX and CAPEX cost for
mobile operators. With the advent of Fifth Generation Networks, there will be a very large
demand for new sites due to higher frequency carriers and a significant number of new users
due to the Internet of Things (IoT). This dissertation reviews current technologies and
shows how C-RAN can be advantageous for new deployments in the radio infrastructure
of mobile network operators. For C-RAN to be viable, a feasibility study of fronthaul links
is necessary. The paper explores fiber communication scenarios, analyzing the performance
of the optical network in the fronthaul by varying crucial parameters such as the number
of channels, laser power, fiber length and fiber attenuation, always observing the impact
on the bit error rate. A case study of three optical access network topologies will be
proposed, comparing their requirements and performance. Additionally, an alternative
model is proposed for the mitigation of multiple access interference, presenting itself as
a viable alternative for future scenarios. For the study of the models under analysis, the
Optisystem® software will be used, exporting the data and graphically analyzing the
performance curves.
Assunto
Engenharia elétrica, Sistemas de computação, Telefonia móvel, Telecomunicações, Antenas, Ondas de rádio - Propagação
Palavras-chave
5G, Fronthaul, WDM, OFDMA, OCDMA
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