نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G از موضوعات مهم در ارتباطات نسل 5G و بالاتر است که از مقاله Next Generation Fiber-Wireless Fronthaul for 5G mmWave Networks گرفته شده است . لینک مقاله

چکیده

گرچه امواج رادیویی میلی متری، برای بدست آوردن شاخص های کلیدی عملکرد مورد نیاز ظرفیت 5G (KPIs)،  نقش محوری دارد، این خود نیاز به نقاط اتصال فراوانی را الزامی می کنند که این عمل نیز به نوبه ی خود فشار نسبتا زیادی بر روی زیرساخت شبکه های موجود وارد می نماید.

ما در این مقاله برآن هستیم که چالش بزرگی را که مانع از طرح و اجرای رابط فرونتهال نسل بعدی در دو محیط بسیار متراکم مجزای که وجود آنها حتمی است را تعیین نماییم :

نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

۱) استقرار 5G در کلان شهرها

۲) در مواقعی که هات اسپات در شرایط  (سناریوهای) فوق العاده متراکمی وجود دارد.

در ثانی هدف ما پیشنهاد یک ساختار فیبر نوری- بی سیم فرونتهال متراکم و همگرا است.

علی الخصوص که راه یابی به امواج میلی متری را آسان می نماید. این ساختار architecture پیشنهادی می تواند از ترانسیور (ترانسماتور) نوری ،مالتی پلکسرهای اضافه/ تفریق add/drop) ( و پرتوهای یکپارچه ی فوتونیک نوری بسوی یک پردازشگر سیگنال دیجیتال آنالوگ فرونتهال بهره برداری کند.

بکارگیری عملکرد زیرساخت فرونتهال بوسیله ی یک پروتکل اختصاص یافته ی طول موج دینامیک شفاف واسط بسته بندی شده صورت می گیرد. نتایج اولیه نشان می دهد که این پروتکل می تواند انتقال داده های چندین- Gpbs را  سهولت ببخشد ضمن اینکه خودش را می تواند با تاخیر پایین (low-latency)  در شرایط ترافیکی شبکه های مختلف وفق دهد.

مقدمه – نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

پیشگویی رشد ترافیکی داده های (دیتای) تلفن همراه از ۱۴اگزابایت/ ماه درسال ۲۰۱۷ به ۱۱۰ اگزابایت/ ماه در سال ۲۰۲۳، هم اکنون باعث پیدایش اپراتورهای شبکه ای شده است که در حال تلاش برای عقب نماندن و ادامه دادن خود با تقاضاهای انفجار روز افزون ابزار هوشمند می باشند [۱].

ارتباطات مبنی بر پهنای باند وسیع نیز به ترتیب به صورت UpLink (UL) اتصال روبه بالا و DownLink (DL) اتصال رو به پایین هدف گذاری شده است و از ۳۰۰ مگابایت در ثانیه و ۵۰ مگابایت در ثانیه برای هر کاربر متغیر است، در صورتیکه در Hotspots مانند استادیوم ها مقاصد DL و UL به ترتیب بر روی ۲۵ مگابایت بر ثانیه و ۵۰ مگابایت بر ثانیه تنظیم شده است [۱].

برگرداندن این ارقام طبق نیازمندی های موجود می تواند دلیل عدم دوام داشتن جریان شبکه ای موجود را بیان نماید: مجموعا ۲۵۰۰ دستگاه متصل در هر کیلومتر مربع در مناطق شهری وجود دارد. گنجایش محیطی DL تا حدود 1Tbps/ km2 میرسد و این در حالی است که در استادیوم با ۳۰۰۰۰ اتصال پهنای باند UL را تا 7.5 Tbps/Km2 افزایش می یابد.

به این منظور شبکه های  5G باعث رشد و ارتقاء چندین تکنولوژی پابرجا (مستقر) می شوند مانند  mMIMO های عظیم الجثه (چند ورودی و چند خروجی) و شکل دهی پرتو می شوند ، و می توان گفت که در انتشار LTE 12 و بعد از آن، و بعلاوه در استقرار سلول های کوچک SC بیشتر از پیش گنجانده شده است، و هم اکنون توسط عرضه کنندگان عمده (بزرگ) در سراسر جهان در دست انجام است.

طبق موارد ذکر شده، جدیدترین راه حل ارائه شده برای بدست آوردن KPIs 5G ، معرفی طیف بالا مانند امواج میلی متری  در قسمت دسترسی به شبکه است. به علاوه، Rel.15 از امواج رادیویی استاندارد جدید (NR) شامل فرکانس های رادیویی تا 52.6 GHz می شود. به هر حال، با معرفی امواج رادیویی در قسمت دسترسی به شبکه ناچار به جای گرفتن نقاط دسترسی Access Points Aps) ( در مجاورت بسیار نزدیک با کاربرنهایی منجر می شود که این خود نیز بعلت تلفات بالای انتشار و نفوذ the high propagation and penetration losses که توسط امواج رادیویی صورت گرفته فشار زیادی را بر شبکه وارد می نماید. انتظار می رود که این امر خود باعث صرف هزینه های گزاف، به علت تراکم سازی AP توسط  چندین مرتبه ی بزرگی   (orders of magnitude)، در نهایت به ایجاد ۳ چالش عمده  منجر شده که بدین گونه تفسیر می شود : 

  1. استقرار شبکه ی دسترسی رادیویی 5G یا (RAN) منحصرا نمی تواند توسط فیبرنوری انجام شود که از این طریق بتواند به تمامی امواج میلی متری AP دسترسی پیدا کند. زیرا این کار نیازمند هزینه های گزاف و استقرار گسترده ی فیبرنوری می باشد.
  2. کشیدن و بردن مقادیر زیادی از لینک های دیتای (خط ارتباطی داده ها) چندین- Gbps از مکان هایی که دارای چندین آنتن می باشند عطف به (که به طرف دفتر مرکزی اپراتور برگردد) دفترمرکزی Central Office اپراتور (CO) خود نیز چالش بزرگی است زیرا ساختار پیشرفته ترین شبکه های نوری غیر فعال Passive Optical Networks (PON) دیجیتالی تا حدود 10Gbps می رسند در حالیکه خط ارتباطی (لینک) مستقرامواج میلیمتری Backhaul موجود به شدت (strictly) نقطه- به- نقطه (PtP) می باشند و بنابراین برای استقرار AP فوق العاده متراکم غیر ممکن می باشد.
  3. آنتن های مرتبط می بایست از نظر عملکرد به صورت ساده و پربازده بوده تا بتوانند سرمایه گذاری عملی و هزینه های عملیاتی را پوشش دهند.

هم اکنون متمرکز سازی RAN یکی از مناسب ترین روشها برای کاهش هزینه های متراکم سازی بوده [۲] و مزایای زیادی دارد، از جمله کاهش هزینه و قیمت، افزایش گنجایش، وفق پذیری با ترافیک غیر یکسان، قابلیت توسعه پذیری شبکه و سایر مزایا.

ساختار RAN اصلی یا متمرکز  بصورت ابر-RAN یا (C-RAN) می باشد که شبکه باند پایه Band Unit Base  یا (BBU)  را از هدهای (مرکز کنترل) رادیویی راه دور Remote Radio Heads (RRHs) جدا نموده، و BBU هوشمند را در یک مکان مشترک مرکزی قرار داده و RRHs را که از لحاظ عملیاتی ساده است در سرتاسر سایت های دسترسی پراکنده سازد. ابر-RAN ها یا C_RAN عمدتا برای ارتباط BBU از فیبرنوری استفاده می کند، اما پیوندهای بی سیم PtP برای چیدمان های مافوق تراکم (تراکم بسیار بالا) نیز بکار گرفته می شوند [۳].  ازدیدگاه پروتکلی در ارتباط بین اجزای BBU و RRH منحصرا از رابط رادیویی عمومی مشترک Common Public Radio Interface (CPRI) استفاده شده، و تا کنون نیزبرای تمامی فروشندگان عمده اساس راه حل تجارت فرونتهال بوده است. با این وجود، راندمان CPRI در حفظ و نگهداری از کانال های امواج میلی متری با پهنای باند بالا کاملا ناکارآمد بوده [۴]، و خود این نکته نیز توسط این حقیقت که تا به امروز هیچ راه حل تجاری امواج میلیمتری 5G NR فرونتهال برای بررسی این موضوع به بازار ارائه نشده است.

ماهیت دیجیتالی CPRI خود نیز باعث ایجاد هزینه های اضافی سربار شده چون که PRHs خود تجهیزات دیجیتالی شده مانند مبدل های دیجیتال به آنالوگ / مبدل های آنالوگ به دیجیتال (DACs/ ADCs) را شامل بوده که باعث بالا رفتن هزینه می شود. بعلاوه طبقه بندی شبکه که با تقسیم مدار واسط دیجیتال به آنالوگ ایجاد شده نیازمند این است که خط انتقال BBU به RRH مدام روشن باشد حتی اگر هیچگونه انتقالی از/ به MEs صورت نگیرد، و این بدین خاطر است که هیچگونه دیدگاه جهانی درمورد منابع بی سیم و نوری در نهادهای درگیر  (involved entity)وجود ندارد. با توجه به موارد فوق، اینطور می توان نتیجه گرفت که FH متکی بر-CPRI (CPRI-based)  نمی تواند نیازمندی های لازم برای دسترسی به امواج میلی متری و متعاقب آن متراکم سازی AP، در دو مورد از بحث برانگیزترین سناریوهای نسل بعد مدار واسط فرونتهال یعنی (NGFI) را مطرح نماید [۱]:

(i سناریوی ناحیه ی شهری که در آن هزارن کاربر هر روزه چندین کیلومتر مربع را در پهنه ی شهری جابجا می شوند،

(ii سناریوی Hotspot که در آن جمعیت خیلی متراکمی در محیط بسیار محدود و کوچکی مانند استادیوم ها قرارگرفته اند.

با اشاره بر مشکلات ارائه شده بالا، تلاش های تحقیقات اخیر FH بسته بندی شده  mobile [۵]، را بعنوان راه حلی برای جایگزین کردن پهنای باند-مناسب (کارا) bandwidth-efficient به جای CPRI پیشنهاد داده اند، اما این موثر بودن به قیمت افزایش سخت افزار PRH است که عمدتا به دو علت می باشد. اولا شکاف بین لایه های بالاتر برای تقلیل گنجایش CPRI ، و نیازمندی های نهان که باعث اضافه شدن سخت افزار بیشتر به RRH ، مانند iFFT و سخت افزار مدولاسیون/ نقشه برداری modulation/mapping hardware استفاده می شود. دوما مدارواسط (رابط) اترنت در RRH برای مطابقت داشتن با تغییر (تعویض) مشخصات فنی eCPRI  الزامی می باشد. موارد بالا خود باعث افزایش سخت افزار و مصرف انرژی ویژگی های RRH شده که تا حد زیادی باعث افزایش قیمت و نامناسب بودن آن برای استقرار در مناطق شهری می شود.  

ازین رو، رادیو آنالوگ فیبری (a-RoF) ازین نظر که تمامی سخت افزارهای عمده را در BBU ی اصلی جای می دهد و می تواند RRH با هزینه ی پایین را نیز در مسافتهای طولانی تغذیه کند نوید دهنده تر است [۶]. گرچه a-RoF پیچیدگی های RRH را کم می کند و نیاز به پهنای باند نوری بزرگ را می کاهد، اما باین حال این امکان وجود دارد که بخاطر اختلالات انتقالی که RoF-دیجیتالی به آن مقاوم است دچار مشکل شود [۶].

باین وجود این اختلالات بطور گسترده بررسی شده و راهکارهای مناسب نیز برای آن پیشنهاد شده است [۷]. آنچه مشهود است، طبق گفته های فوق خواص a-RoF با گذشت زمان و همگام با اینکه این صنعت در حال استقرار سرویس های دستیابی به امواج میلی متری می باشد بطور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است.

مسائل فوق، مارا بر آن داشت تا در مقاله “نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G ” یک راه حل آنالوگ نوری/ بی سیم بسته بندی شده ی FH که بصورت بهینه به چالش فوق اشاره داشته باشد و همزمان به تمامی الزامات آن پاسخگو باشد  را ارائه نماییم.

راهکار نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G همزمان با استفاده از شکاف لایه ی فیزیکی Physical Layer split (split-PHY) و پردازش دیجیتالی سیگنال Digital Signal Processing (DSP) به یاری انتقال a-RoF شتافته که امکان قالب بندی مدولاسیون پیشرفته با درجه ی بالا را می دهد که از انتقال اطلاعات  داده ها با طول باند خیلی بالا را پشتیبانی می کند.

تخصیص منبع توسط رویکرد (برنامه ی) تخصیص پهنای باند پویای شفاف واسط Medium Transparent Dynamic Bandwidth Allocation  (MT-DBA)  صورت می گیرد که اجرای همه جانبه ی متقاطع منابع نوری/ بی سیم/ و زمان را ارائه می دهد ضمن اینکه از یک طرح نظرسنجی polling-based scheme نیز برای همزمان سازی و برطرف نمودن سریع مغایرت ها استفاده می کند.   

گام های بعدی در این مقاله اینگونه سازماندهی شده است: قسمت دوم ساختار پیشنهادی مارا برای a-Rof 5G ارائه میدهد. قسمت سوم تکنولوژی های نوری بنیادین را معرفی می کند. قسمت چهارم به تشریح برنامه ی MT-DBA می پردازد. و در نهایت قسمت پنجم نتیجه گیری کلی از اهداف و برنامه هارا بیان می کند.

نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G
نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

رابط فرونتهال آنالوگ Rof 5G نسل آینده

معرفی امواج رادیویی میلی متری درکلان شهرهای بزرگ چالش اتصال حجم وسیعی از امواج میلی متری Aps را در سرعت بالا، طول موج بالا و مقرون بصرفه بودن هزینه های آن مطرح می کند. راهکار ما برای حل سناریو UDN ، در سمت چپ شکل ۱ نشان داده شده است و آن پیرو یک الگوواره ی مرکزی است، که BBU- آنالوگ (a-BBU) (ایستگاه پایه ی بی سیم آنالوگ) به صورت فیبر-متصل به یک سری از RRHs- آنالوگ (aRRHs)  mMIMO (ترنسیور رادیویی از راه دور آنالوگ با چند ورودی – چند خروجی) می باشد که در محدوده خدمات دهی به کاربر پراکنده است.

ساختار C-RAN این امر را ایجاب می کند که aBBU در شرکت اپراتور CO قرار بگیرد، با در نظر گرفتن این فرضیه که RRH در مکان هایی که سلول های 4G عمدتا به صورت اتصال فیبری و با میانگین طول ۵ تا ۲۰ کیلومتر هستند قرار بگیرد. a- RRH از تنظیمات MIMO نهایت استفاده را برده تا بتواند لینک های امواج میلیمتری یک نقطه-به چندنقطه (PtMP) را به تعداد زیادی SC ایجاد کرده و در نهایت ایجاد دسترسی به ME را فراهم نماید.SC  می تواند از هر نوع دسترسی مورد نظر تکنولوژی رادیویی استفاده کند، باین حال، این پژوهش بر روی معرفی مفاهیم امواج میلی متری در قسمت دستیابی شبکه ای تمرکز دارد و ما درآن به صورت دقیق راه دستیابی امواج میلی متری به SC ) یا 5G NR و یا ( 802 ad/ ay را مورد توجه قرار می دهیم .

SC دارای دو رابط شبکه ای می باشد: یک رابط دسترسی به امواج میلی متری برای ارتباط با ME و یک لینک امواج میلی متری ایستا برای بازگشت به aRRH. این ارتباطات از طریق یک رابط اترنت Ethernet، که قابلیت تعامل پذیری با دامنه ی گسترده ای از تجهیزات فروشندگان و راه کارهایی که در آینده برای FH بسته بندی شده مبتنی بر اترنت Ethernet-based ارائه می شود را دارا است.

لینک PtMP aRRH-SC   ایستا از مدولاسیون و طرح رمزگذاری درجه ی بالایی استفاده می کند، مانند مدولاسیون QAM درجه بالا بر روی اشکال موج مانند OFDM ،که تا میزان قابل توجهی گنجایش لینک و بازدهی طیفی را افزایش می دهد. این فرایند از طریق شرایط نسبت سیگنال به نویز که توسط امواج میلی متری mMIMO و توسط گیرنده هایی فوق العاده قوی و ارتباطات خط مستقیم Line-of-Sight communication بین نقاط انتهایی ثابت صورت می گیرد.

در دامنه ی فیبر نیز ما به یک جفت طول موج اختصاص یافته برای ارتباطات DL/UL از aBBU به aRRH بررسی می کنیم، بنابراین تخصیص یک منبع پویا فقط در دامنه های بی سیم ضرروی است، به عبارت دیگر در مسیر UL لینک PtMP aRRH-SC ، و توسط پروتکل MT-DBA اجرا می شود. در هر صورت بسته به نوع سطح سرویس مورد نظر و بودجه ی تعیین شده، اپراتورها حق بکارگیری از تعداد محدودی طول موج در مقایسه با تعداد aRRH  ها را ندارند.

طرح پیشنهادی ما دسترسی به محدوده ی-شهری امواج میلی متری RAN را به سه لایه تقسیم می کند: لایه دسترسی access-tier که در آن حجم گسترده ای از امواج میلی متری SC با دامنه ی کوتاه، و در سطح خیابانی امکان دسترسی به ME را ایجاد می کنند ، و لایه متراکم که در آن جریانی از داده های چند گیگا بایتی multi-Gbps با استفاده از فیبر متصل aRRH  به طرف CO دسترسی پیدا می کند.

این جدایی تا میزان قابل توجهی از میزان نیازهای پنهان می کاهد، به علت اینکه دسترسی به ME در درون SC های با دامنه ی کوتاه برطرف شده و هیچگونه سیگنال دهی حساس به تاخیر ME به طرف CO برنمی گردد. بکارگیری لینک امواج میلی متری با سرعت بالا برای جمع آوری (کشیدن) تراکمی از جریانی-داده های چند گیگابایتی از طریق  aRRH که بطور استراتژیکی قرارداده شده و فیبری-متصل است، بجای اتصال هر SC با فیبر استفاده می شود، و به میزان قابل توجهی از نصب فیبرجدید جدید جلوگیری می کند.

در آخر ساختار پیشنهادی ما مزایای متمرکز سازی قسمتی از شبکه که در آن aBBU به  RRH متصل می شود را دارا است بدین معنی که:

۱. ماژول های RRH از لحاظ کاربردی ارزانتر، ساده تر، و کم مصرف تر می شوند بدین علت که تجهیزات مصرف کننده ی برق در سایت و تهویه کننده ی هوا به نسبت سلول های 4G به میزان زیادی کاهش می یابند. با توجه به تعداد بی شمار سلول های 4G در محیط های شهری (متوسط فاصله ی بین سلولی حدودا 500 متر) این روش فوق العاده به صرفه است.

۲.  C-RAN آنالوگ با ترافیک غیر یکسان قابلیت انطباق پذیری زیادی دارد. از آنجاییکه CPRI دیجیتال مبتنی (based) بر PRH بطور دائم در حال انتقال است، صرف نظر از اینکه ترافیک ورودی وجود دارد یا خیر C-RAN های آنالوگ تنها در صورتی از منابع استفاده می کنند که انتقال واقعی داده ها وجود داشته و با نوسانات ترافیک با توجه به ویژگی های منطقه (مناطق تجاری/ و مناطق مسکونی) سازگار باشد .

۳. ظرفیت آماری نیز به علت افزایش تراکم چندین ایستگاه مجازی پایه در یک حوضچه ی فیزیکی aBBU بزرگ افزایش می یابد تا در آنجا بتوانند به سادگی به تبادل سخت افزار بپردازند.

۴. ارتقاء و گسترش ساختارهای متمرکز از نقطه ی تراکم بسیار سهل تر است.

نیازمندی های Hotspot در مناطق شهری نسبت به هم به طور قابل ملاحظه ای متفاوت است. در زمانیکه دومی the latter کلان شهرهای بسیار بزرگ را که دارای ME های پراکنده است و مدام نیازمند سرویس دهی می باشد لحاظ می کند، use -case هات اسپات Hotspot مفروضات خود را بصورت اماکن خصوصی و محدود شده مانند استادیوم های فوتبال و سالن های اجرای کنسرت که فقط برای مدت زمان محدودی و رویداد کوتاهی چندین هزار کاربر دارند، تعریف می نماید. برای این منظور نقطه ی اتصال مناسبی ( Hotspot مناسبی) که ما دراین پژوهش پیشنهاد کردیم به ارائه ی چارچوب هایی می پردازد که توانایی برخورد با گنجایش پذیری درمواقع بسیارچالش برانگیزرا داشته باشد درحین اینکه بتواند خاصیت مقرون به صرفه بودن را حفظ کند به کاهش هزینه های عملیاتی و اساسی نیز کمک کند.

نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G
نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

همانطور که در سمت راست شکل ۱ مشخص است، در ساختار نقطه ی اتصال (Hotspot) RRH امکان دسترسی امواج میلی متری را بصورت مستقیم به ME فراهم می کند.

(Hotspot)هات اسپات FH تشکیل شده از یک گذرگاه فیبرنوری کوتاه که aBBU را به یک سری RRH که محیط اطراف نقطه ی اتصال را احاطه کرده است متصل می کند، همانگونه که در قسمت توضیحات اولیه ی ویژگی های C-RAN گفته شد نظر به اینکه این نقطه ی اتصال یک لینک فیبری اختصاص یافته بین BBU و تمامی RRH ها دارد، می تواند در افزایش هزینه ی فیبر و ترنسیور نقش موثری داشته باشد که این خود از بهره وری هزینه در حین استفاده گاه و بیگاه در اماکن خصوصی کم می کند. برای حمایت از گذرگاه منفرد و کاهش هزینه ی ترنسیور، راهکار پیشنهادی ما از طرح انتخاب یک طول موج پویا، با بهره گیری از PIC مقرون به صرفه که تمامی مدارهای WDM را در یک تراشه بهم متصل کرده، تا از بکارگیری ماژول های گسسته اجتناب کند، حمایت و پشتیبانی می کند. بعلاوه با بهره برداری از مالتی پلکسرهای تلفیق/ تفریق با قابلیت تنظیم مجدد بر پایه ی ,PIC PIC-based Reconfigurable Add/drop Multiplexers (ROADMs)  و پروتکل MT/ DBA که بصورت دینامیک وار منابع زمانی/ بی سیم/ نوری را که بر مبنای مکان و تقاضای فعلی ME، امکان به اشتراک گذاری تعداد محدودتری از طول موج های در دسترس در میان ماژول های RRH و اختصاص مجدد و دینامیک وار آنها زمانیکه ترافیک به/ از مناطق مسکونی و تجاری مهاجرت می کند، و برگرداندن آن در صرفه جویی هزینه های عملیاتی و هزینه های سرمایه گذاری وجود دارد.

طول کوتاه فیبر کیس (نقطه ی اتصال) Hotspot case بین aBBU و aRRH باعث می شود که کنترل دسترسی بین aBBU و ME مستقیما اجرا شود.

شکل ۲ در برگیرنده ی ساختار  a-RoF Split-PHY پیشنهادی ما است. در عین حال که کمترین بخش ها را در RRH نصب می کند اکثریت تجهیزات را برروی BBU تقویت (استوار) می کند. BBU میزبان عملیات پردازش اصلی مانند عملکرد DSP و MAC ، به موازات فیبرهای نوری ترنسیور ADC می باشد، همزمان با اینکه دستگاهRRH  تنها شامل فیبرنوریPHY بهمراه وسایل الکترونیکی مورد نیاز RF برای انتقال/ یا دریافت سیگنال های بی سیم می باشد.

با بهره گیری از پیشرفت ها در زمینه ی تشخیص مستقیم یافته های مخابراتی، در طرح پیشنهادی ما، سیگنال های رادیویی محلی می توانند بر یک زیرحامل فرکانس متوسط (IF) بارگذاری کنند. این تئوری در قسمت [۸]  معرفی شده است، که شامل DSP- کمک کننده فرونتهال- aRoF (DSP-assisted a-RoF fronthaul) با زنجیره ای از شکل دهی پرتو RF در RRH و پیشرفت در زمینه ی بکارگیری فرکانس پایین IF در کاهش اختلالات ناشی از پراکندگی فیبر که بطور معمول در انتقال RoF با آن مواجه می شویم [۷]، همچنین بطورهمزمان طرح هایی برای تشخیص مستقیم سوددهی با پهنای باندکوتاه فیبرنوری در aRRH ارائه داده و راهکارهایی نیز برای اجتناب از نیاز به پهنای باند بلند و پرهزینه و فیبرنوری منسجم مطرح می شود. تبدیل (transform)یا تغییر شکل IF به سیگنال نهایی حامل امواج میلی متری بی سیم با استفاده ی به ترتیب از مدارهای تبدیل بالا و پایین IF به RF و RF به IF صورت می گیرد.

همچنین با بهره گیری از پیشرفت های اخیر ظرفیت بالای EML-based Fiber-Wireless mmWave/IF a-RoF links)   (لینک های a-RoF امواج میلی متری/ IF فیبر-بی سیم بر مبنای- EML[۹] و [۱۰]، و شبکه های نوری یکپارچه (OBFNs) [۱۱]، راهکار پیشنهادی ما با بکارگیری از OBFN برای حفظ و نگهداری فاز پرتوهای امواج میلی متری از طریق مدولاسیون زیرحامل- IF، تا بتواند پردازش پرهزینه ی RF را جایگزین (متناوب) فوتونیک پربازده نموده و از نیازمندی به یک DSP پیچیده در RRH را بکاهد. OBFN ها توسط یک مبدل نوری- الکترونیک به یک سیگنال IF الکتریکی تبدیل شده و فقط برای انتقال بی سیم به امواج میلی متری RF ارتقاء می یابند. با ساده کردن تجهیزات سایت سلولی cell site و کاهش همزمان مصرف برق بعلت نیاز نداشتن به ADC/DACs [۷]. در عوض، این ساختار نیازمند پردازش DSP متمرکز است.

ساختار a-RoF Split-PHY

ساختار  a-RoF Split-PHY
ساختار  a-RoF Split-PHY

 

مرور تکنولوژی نوری در حال توسعه و نقش اهرمی آن در RoF-آنالوگ فرونتهال

اجزای اساسی تشکیل دهنده ی PHY که بصورت aRof  FH پیش بینی شده است شامل:

 (i: یک مدولاتور(مبدل) خطی برای تبدیل e/o سیگنال های بی سیم امواج میلی متری دریک حامل- IF نوری، (ii شکل دهی پرتو نوری با اتلاف کم  low-loss برای سهولت بخشیدن به سیستم mMIMO امواج میلی متری مقیاس پذیر، (iii ROADMs برای انتخاب طول موج برای ساختاردهی مجدد در شبکه ی FH ، که بصورت نموداری در شکل ۳ نشان داده شده و خلاصه ی آن در جدول I موجود است.

۱. لیزرهای مدوله شده ی خارجی خطی-مرتبه ی بالا (ELMs)

نظر باینکه طیف وسیعی از سیستم NR موجود، تکنیک های a-RoF اجازه ی فرونتهال کردن پربازده طیفی از کانال های امواج میلی متری را می دهد، و این فرایند با بارگذاری آن بر روی IF نوری (کم) با مدولاسیون شدت ساده و طرح های تشخیص مستقیم بدون اینکه طیف های زیادی را اشغال کند صورت می گیرد [۷]، در حین اینکه چندین IF می توانند با یک سینگال الکتریکی متراکم با چندین طول موج گیگا هرتزی GHz ترکیب شوند .

با این وجود، خطی بودن لینک a-Rof می تواند نقش محوری در عملکرد کلی سیستم داشته باشد و بنابراین انتقال دهنده های a-RoF عمدتا متکی برمدولاسیون ماخ-زندر (MZMs) هزینه بر می باشند، و بخاطر خطی بودن بالای آن high linearity) (و عملکرد بدون صدای آن (chirp free) تا بتواند تاثیر پراکندگی فیبر کروماتیک را بکاهد [۹]. به جهت کاستن هزینه های مربوطه حین بررسی تراکم شبکه که در آن مدولاتور بدون صدای chirp free متعارف (رایج) همراه یک منبع لیزری خارجی قرار گرفته، ELMs از یک لیزر بازخورد توزیع شده Distributed Feedback Laser و مدولاتور جذب الکتریکی Electro-absorption Modulator (EAM) که در شکل ۳ نشان داده شده راهکارهای پربازده بیشتری را معرفی می کند [۹]، اما عمدتا در مخابرات دیجیتالی و انتقال فرمت مدولاسیون پیشرفته با تکنیک های DSP و این خود باعث بهبود عملکرد نقص های غیرخطی می شود.

با این حال، بهینه سازی مشترک لینک های فیبری-بی سیم بسیار کم است و ناگزیر به استفاده از MZMs است، معدودی کانال یا پهنای باند کوتاه می باشد، و تنها EMLs هایی جدید برای پشتیبانی از کانال های IF چندتایی با نرخ-کاربر> 1Gb/s و تراکم گنجایش بالاتر از 10Gb/s نشان داده شده است [۱۰]، پاسخگوی KPI مربوطه در محیط های شبکه ای  چندکاربری5G می باشد. برای بدست آوردن این هدف، EML برای اجرا شدن در محیط خطی عملکرد انتقال خود با یک منحنی شیبدار بین ۲ مقدار ولتاژ نیاز دارد. برای انحراف (کج شدگی) سیگنال های پایین که توسط تکنیک های DSP ساده قابل احیا هستند و اجازه ی انتقال سیگنالهای آنالوگ متراکم الکتریکی IF به موج حامل نوری a-RoF با کمترین میزان انحراف سیگنال را فراهم می آورد.

۲. پرتوهای نوری در نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

پرتوهای نوری از مدارهای خاصی تشکیل شده است که بتواند تاخیری را که اجزای آنتن برای ارسال/ دریافت سیگنال های نوری به/ از مقصد دلخواه توسط موانع موج شکل مخرب و سازنده نیاز دارد تامین نماید، این عملکرد با نام هدایت بار شناخته شده و در ۳ گونه ی مهم موجود است: شکل دهنده ی پرتوی آنالوگ، دیجیتال، و هیبریدی (آمیخته) [۱۲]. شکل دهنده های پرتو دیجیتالی از فرایند باند پایه ی دیجیتالی حداکثر استفاده را می برند و برای این منظور هم از زنجیره ی تعدیل فاز RF که مختص هر کدام از اجزای آنتن است و هم از دامنه ی نوسان استفاده می کند، و با ایجاد انعطاف پذیری enhanced flexibility و عملکرد پیشرفته آن را در هزینه های گزاف و مصرف زیاد برق نگه می دارد.

شکل دهنده های پرتو آنالوگ از ساختار ساده با چندین جابجا کننده ی فاز آنالوگ PS (multiple analog phase shifters) استفاده می کنند که بین اجزای متفاوت آنتن تقسیم شده و از سخت افزار ارزانتری نیز استفاده می کند ولی گیرندگی آنتن و عملکرد سیستم به خودی خود کاهش می یابد. شکل دهنده های پرتو هایبریدی یک راه حل میانی با چندین زیرمجموعه ی آنالوگ از PS ها که بین گروهی از اجزای آنتن تقسیم شده است و بین عملکرد سیستم ، هزینه ها، و پیچیدگی آن هماهنگی (توافق) برقرار می کند. در هر صورت پهنای باند، تأخیر، هزینه ها، و انرژی لازم تشکیل دهنده های پرتو منحصرا-الکتریکی توسط امواج میلی متری و تکنولوژی mMIMO مطرح می شود.  

برعکس، شکل دهنده های پرتوهای نوری تا کنون متکی بر شبکه های فوتونی یکپارچه از تغییر فاز یا تأخیر زمان واقعی (TTD) [۱۱] شده اند. پیکربندی متداول یک OBFN شبکه های درخت وار(tree based)  از تقسیم کننده های 1×2 همراه جاگذاری تشدیدکننده‌های حلقه نوری (ORR) برپایه ی عناصر (اجزای) TTD که در شکل ۳ نشان داده شده است. تأخیر پاسخ گروهی ORR باعث می شود که خود به صورت نوری- حرارتی فرکانس تشدید خود را تنظیم کند در حین تجمیع (کوپلاژ) مشترک بین گذرگاه و هادی موج حلقه TTD را نیز تغییر دهد. فرایند شکل دهی پرتو آنالوگ به ویژه در دامنه ی نوری اجازه ی اتصال مستقیم را به شبکه ی فرونتهال نوری پیش بینی شده که جایگزین شکل دهنده های پرتوی قبلی با دامنه ی نوسان و قابلیت تنظیم فاز می شوند. فرایند اجرای فرایند شکل دهی پرتو آنالوگ علی الخصوص در دامنه های نوری امکان اتصال یکنواخت به شبکه های فرونتهال نوری پیش بینی شده را می دهد، و آن را جایگزین شکل دهنده های پرتو دیجیتالی هم با دامنه ی نوسان وهم قابلیت تنظیم فازی می شوند برای آزاد سازی دهها گیگا هرتز از طول موج های بالای لحظه ای، تاخیرهای نوری قابل تنظیم از صدها پیکو ثانیه (یک میلیونیوم ثانیه)، کاهش قیمت و همینطور کاهش مصرف انرژی.

بهرحال برای آنکه OBFNs یک راهکار مناسبی برای شبکه های 5G باشد آنها همچنان بخاطر ماهیت نوری خود باید بر برخی از معایب طبیعی خود غلبه کنند از جمله حساسیت قطبی شدگی و بازخورد نوری-حرارتی کند آن.

۳. مولتی پلکسرهای تفریق/ تلفیق نوری

مولتی پلکسرهای تفریق/ تلفیق نوری (OADMs) بعلت تسهیم طول موج و قابلیت مسیریابی انتخابی آن به طور گسترده ای در شبکه های نوری WDM استقرار یافته است. OADMs قادر به انجام دو گونه عملیات (عملکرد) می باشند: یا عملیات’تلفیق‘ از جمله اینکه یک کانال طول موج نوری جدید را به جریان نوری WDM موجود اضافه نماید و یا «تفریق به عنوان مثال یعنی اینکه بتواند یکی از کانال های طول موج را برداشته و آن را در جهت یک خروجی فضایی دیگر قرار دهد.

این دو عملکرد به صورت نموداری و خلاصه در شکل ۳ نشان داده شده است، که جریان-WDM ۳-کاناله از λ1-3 از داده های ورودی مدخل سمت چپ تغذیه می کند. دو تا از کانال های طول موج λ2 و 3 بطرف درگاه های خروجی قسمت پایین رها می شوند، و به طول موج λ1 این اجازه را می دهد تا به انتشار و تکثیر خود از پورت ارتباطی در سرتاسر شبکه بپردازد.

مولتی پلکسرهای تفریق/ تلفیق نوری
مولتی پلکسرهای تفریق/ تلفیق نوری

به همین منوال یک طول موج جدید با نام λ4 با جریان WDM پورت ارتباطی  COM port «تلفیق. می شود. برای این منظور OADMs از قسمت های مختلفی تشکیل شده از جمله انشعاب گر نوری در قسمت ورودی، انشعاب گر نوری در قسمت خروجی و یک وسیله ی انتخابگر- طول موج واسط که اتصال مسیر نور را تنظیم می کند. در حالیکه آخری بر اساس دستگاه های فیلتر طول موج استاتیک مانند حسگرهای فیبر نوری توری براگ، فضای آزاد توری نوری، مدار موج نوری مسطح،  OADMs ها با مسیرهای نوری از قبل تعیین شده ثابت مفروض می شود و هنگامیکه براساس ابزارهای قابل تنظیم قرار می گیرد سیستم های میکرو الکترو-مکانیکی (MEMS)، کریستال های مایع روی سیلیکون (LCoS)، ارتباط خط نیروی PLCs حرارتی- نوری،  OADMs ها قابلیت پیکر بندی مجدد را دارند. اخیرا سیلیکون های فوتونیک یکپارچه شده (SiPho) ROADM ها [۱۳]، که بر اساس میکرو متر حرارتی نوری آبشار و یا حلقه های الکترو- نوری تلفیق/ تفریق وجود دارند بعلت پشتیبانی از گستره ی کوچکتر، مصرف برق پایین، مدت زمان کم تر پیاده سازی مجدد با سازگارپذیری- CMOS برای کاهش هزینه های ساخت و بتازگی غیرحساس بودن عملیات قطبش نیز به آن اضافه شده مورد توجه خاصی قرار گرفته اند.

یک ساختار احتمالی SiPho ROADM که به طرح ریزی مبحث عملکرد OADM ثابت که پیشتر بدان پرداخته شد را در شکل ۳ ارائه شده است. معرفی ROADM ها در شبکه های FH اجازه ی انتقال متداول لینک های PtP ثابت بین RRH و BBU به سوی زیرساخت سوییچ شده ی یک نقطه- به چند نقطه با سخت افزارکم تر و افزایش منافع حاصل از تسهیم سازی آماری ترافیک کاربر را می دهد.

تخصیص منبع لایه ی MAC PACKET-BASED برای شبکه های 5G

تلاقی فیبری- بی سیم باعث طراحی مجدد مکانیسم MAC در حمایت از طرح هایی است که از یک دیدگاه جهانی برای نگه داشتن منابع زمانی/ نوری/ بی سیم مبدأ به مقصد end-to-end استفاده می کنند. پیشنهاد ما که با نام MT-DBA ارائه شده، بر اساس نظریه ی شفافیت واسط (رسانه ای)  (Medium-Transparent MAC) می باشد مانند موردی که در (MT-MAC) پیشهاد شد [۱۴]، و اجازه ی انتقال بسته بندی شده و مذاکره ی مستقیم منابع طول موج/ فرکانس/ زمان بین aBBU و  SCs و MEs بدون مداخله ی عملیاتی  aRRHرا می دهد.

سمت چپ شکل ۴ . عملکرد MT-DBA را در مناطق شهری به تصویر کشیده است، و ارتباط UL و DL را بین SCs و aBBU با ایجاد فرصت انتقال داده ها و امکان نظرسنجی polling mechanisms در لحظه برای حفظ همزمانی را آسان نموده است. SCs ها توسط یک لینک استاتیک با aRRH خاص (ویژه) ارتباط برقرار می کنند در نتیجه نیازی به BF/ دوره های آموزش بخش ندارند.

عملکرد MT-DBA
عملکرد MT-DBA

همه ی قالب های (DFs) DL/UL به/ از SCs های مختلف در درون قالب های MT-DBA کپسوله (خلاصه) شده اند و تشکیل ابرفریم Superframe میدهند. قالب DF یک قالب بی طرف پی لود (انتقال ) می باشد و از بسته بندی پاکتهای اترنت بومی native پشتیبانی می کند.

در آغاز aBBU که دربرگیرنده ی دانش تمامی SCs ها و هم ترازهای آن است یک بسته ی برنامه ریزی نظرسنجی (S-POLL) را به هر SC انتقال داده و بطور پیوسته خواهان وضعیت بافر آنها و سطح کیفیت مطلوب خدمات آنها (QoS) در طی انتقال پیغام های گزارشی REPORT می باشد. برحسب دریافت پاسخ ها aBBU برنامه ی انتقال را تعریف کرده و آن را در دو مرحله اجرا می سازد. در ابتدا بسته ی کنترل aRRH را انتقال می دهد (RRH-C) که به کنترل کننده ی OBFN دستور (فرمان) برنامه ی انتقال بسته ی DL/UL در پیش رو را می دهد.

دوما، aBBU امکان انتقال نظرسنجی داده ها  Data POLL را بصورت پی در پی (متوالی) به هر SC فراهم می کند، که به دومی فرمان انتقال/ دریافت تعداد مشخصی از بسته های داده یا Data Packets میدهد که پیرو الگوی خدمات محصور gate service paradigm است. اگر SC انتقال UL را اجرا کند، بعد از آخرین DF طبق الگوریتم کوله پشتی گزارش خود را انتقال می دهد تا بتواند سرعت تشکیل برنامه ی انتقال را افزایش دهد. برنامه ی انتقال از یک الگوی  زمان بندی نوبتی- گردشی دریچه ی بدون-گرسنگی starvation-free gated round-robin paradigm استفاده می کند.

چنانچه تعداد طول موج های موجود از تعداد aRRHs ها کمتر باشد، موجب می شود که انتقال S-POLL از یک طول موج کنترل استفاده نماید، که توسط همه ی aRRHs ها دریافت شده، و بسته ی RRH-C شامل میکرو کدی micro-code است که به aRRHs ها فرمان تنظیم PDs و EMLs را به یک جفت از طول موج مشخص را برای انتقال داده های UL/DL می دهد.

در موارد نقطه ی اتصال Hotspot که در سمت راست شکل ۴ نشان داده شده، MT-DBA به طور مستقیم با MEs ارتباط برقرار می کند. به جهت افزایش اثر بخشی هزینه (بازدهی)، انتخاب طول موج بخاطر پشتیبانی از تعداد زیادی از aRRHs اجرا می شود که از کمترین تعداد ترنسیور استفاده می کند. انتخاب طول موج با انتقال بسته ی تنظیمات ROADM     (ROADM-C) به اتمام می رسد (کامل می شود) و به کنترل کننده ی الکترونیکی خود  روی طول موج (ها) دستور افتادن بر روی aRRH در بازه ی زمانی خاص را می دهد. بعد از آن، MT-DBA بسته های S-POLL را به هر بخش sector از آنتن منتقل می کند تا عملیات پاک سازی بخش sector را بطور کامل انجام دهد. MEs هایی که مسئول انتقال S-POLL هستند بعد از یک دوره انتظار تصادفی a random back-off period با پیام گزارشی REPORT message پاسخ می دهند. به محض اینکه دریافت صحیح correct reception  پیغام REPORT پاسخ داد aBBU به انتقال RRH-C پرداخته و برای هر ME یک ID دائمی تعیین می کند.

در این صورت دو یا چند پایانه terminal از یک زمان سنج انتظار استفاده می کنند، انتقال آنها باهم تلاقی کرده و aBBU به انتقال مجدد بسته های S-POLL بر روی سکتورsector می پردازد. با این وجود MEs ها بطور صحیح قابل تشخیص می باشند، MT-DBA هر کدام از ME را بطور متوالی طبق قوانین دریچه ی زمان بندی نوبت- گردشی the gated round-robin discipline سرشماری می کند.

شکل ۵ نشانگر تأخیر بسته ای( the packet delay )در مقایسه با شرایط بارگذاری پروتکل MT-DBA protocol در مناطق شهری در محور افقی-پایین و نسبت طول موج های مختلف به RRH (WRs) برای شبکه ای که از ۴۰ aRRHs با اتصال- فیبری به aBBU است.

 تأخیر بسته ای( the packet delay )
تأخیر بسته ای( the packet delay )

نتایج حاصله با استفاده از شبیه ساز سفارشی جاوا custom Java simulator ادامه ی آنچه در [۱۴] بکار برده شد می باشد. ما بدین نکته پی بردیم که با استفاده از منحنی %100 WR که تأخیر از دامنه ی sub-ms آغاز شده و در هنگامیکه بارگذاری نرمال زیر 0.8 همچنان در سطح بسیار پایینی می ماند.

هنگامیکه بارگذاری به ظرفیت کانال نزدیک می شود تا زمانیکه بسته ها در صف بافر buffer queue مدت زمان بیشتری بمانند مقادیر تأخیر delay values با سرعت افزایش می یابند. همانند این عملیات در تاخیر در عملکرد delay performance برای تمامی WRs های در حال کاهش بکاربرده می شود، با تفاوتی که نتایج WRs را در نقاط اشباع پایین تر پایین می آورد. برای مثال نقطه ی اشباع %80 WR در 0.6 بار حاصل می شود در حالیکه برای WR 50% این نقطه در 0.4 بار است، و این خود تأثیر کاهش طول موج هارا آشکار می نماید. نظر باینکه طول فیبر یک پارامتر اصلی و مهم در سناریوی منطقه شهری و برای کلان شهرها است، شکل ۵ نشان دهنده ی تأخیر بسته packet delay در مقایسه با طول فیبرهای گوناگون BBU-RRH است، که در گستره ی  200m تا 10Km در بالای محور افقی قرار دارد، با توجه باینکه %100 WR برای یک بارگذاری نرمال در بازه ی 0.1 تا 0.95 است. می توان گفت که برای بارگذاری های متوسط و پایین ( تا 0.5 )، پارامتر تأخیر بسیار پایین و همیشه برای طول فیبرهای تست شده است.

در بارگذاری های بالاتر، MT-DBA از تأخیر sub-ms استفاده کرده تا بصورت تدریجی طول فیبر کوتاه تر را بدست بیاورد، زیرا تأخیر انتشار اضافه شده و منجر به SFs بزرگ تری می شود. بعنوان مثال، تاخیر در عملکرد sub-ms برای بارگذاری 0.6 تا 8km بدست می آید، اما برای بارگذاری 0.7 تا ~5km بدست می آید. بنابراین، با توجه به سطح سرویس دهی مطلوب و میانگین بارگذاری شبکه قادر به تخمین بیشترین طول فیبر پشتیبانی شده می باشیم.

بعنوان مثال، برای سرویس های پهنای باند متحرک mobile پیشرفته (eMBB) به تأخیر کم تر از 4 ms نیاز داشته و برای تخمین متوسط بارگذاری %70 تقریبا بالایkm  5 بین aBBU و aRRHs قابل پشتیبانی است. برای سرویس های مخابرات (ارتباطات) با تأخیر کم فوق العاده مطمئن (URLLC) به تأخیر کم تر از 1ms و تخمین میانگین بارگذاری 80%، تا فاصله ی تقریبی 2km بین aBBU و RRH قابل پشتیبانی است. همانگونه که در شکل ۵ مشخص است، این مقادیر خاص تأخیر 4ms و 1ms برای eMBB و URLLC به ترتیب با WRs 33%  و 50%  قابل دست یابی است، و به نیازهای مربوطه KPI  5G تحقق می بخشد. بعلاوه این خود باعث برجسته کردن  نقش اساسی در دسترس بودن طول موج است، که به میزان کافی تعداد زیادی منبع نوری وجود داشته باشد می تواند تأخیر sub-ms را تضمین نماید، همانگونه که با ارزیابی مقدماتی مشابه از سناریوهای Hotspot واقعی صورت گرفته است.

نتیجه گیری – نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G

مقاله ” نسل آینده فیبر نوری-بی سیم برای شبکه های 5G ” به معرفی یک FiWi C-RAN جدید می پردازد که قادر است به صورت بهینه نیاز به امواج میلی متری در مناطق شهری و سناریوهای نقطه اتصالHotspot  را برآورده نماید.

 a-RoF C-RAN پیشنهادی ارتباط بی سیم aBBU را به گستره ی عظیمی از امواج میلی متری SCs و MEs از طریق ماژول های RRH فیبری کشیده شده میسر می سازد. طرح پیشنهادی ما برپایه ی ابزارهای مقرون به صرفه ی a-RoF-capable که شامل EMLs ، OBFNs ، و ROADMs است. تخصیص منبع نوری- بی سیم همگرا توسط پروتوکل MT-DBA حاصل می شود. نتایج اولیه ی اعدادی نشان می دهد که پروتکل واسط شفاف پربازده بوده و بنابراین می تواند در زمینه ی امواج میلی متری 5G بکارگرفته شود.

REFERENCES
[1] Anand R. Prasad, “Journal of ICT Standardiza-tion”, Volume 6, No. 1-2, River Publishers,
2018, ISSN: 2246-0853.
[2] C. L. I, J. Huang, R. Duan, C. Cui, J. (. Jiang and L. Li, “Recent Progress on C-RAN
Centraliza-tion and Cloudification,” in IEEE Access, vol. 2, pp. 1030-1039, 2014.
[3] C. Pan, M. Elkashlan, J. Wang, J. Yuan and L. Hanzo, “User-Centric C-RAN Architecture for
Ultra-Dense 5G Networks: Challenges and Methodologies,” in IEEE Communications Magazine,
vol. 56, no. 6, pp. 14-20, Jun. 2018.
[4] N. Cvijetic, A. Tanaka, M. Cvijetic, Y-K. Huang, E. Ip, Y. Shao, T. Wang, “Novel optical
access and digital processing architectures for future mobile backhaul”, J. Lightwave Tech-nol.,
vol. 31, pp. 621-627, Feb. 2013.
[5] N. J. Gomes, V. Jungnickel, P. Chanclou, J.-P. Elbers and P. Turnbull, “A Flexible, Ethernet,
Fronthaul for 5th Generation Mobile and Be-yond”, in Proc. Optical Fiber Communication Conf.,
paper W3C.1, Anaheim, CA, US, Mar. 2016.
[6] P. J. Urban, G. C. Amaral, G. Żegliński, E. Weinert-Ra̧czka and J. P. von der Weid, “A Tutorial
on Fiber Monitoring for Applications in Analogue Mobile Fronthaul,” in IEEE Communications
Surveys & Tutorials, vol. 20, no. 4, pp. 2742-2757, Jun. 2018.
[7] D. Novak, et. al. “Radio-over-Fiber Technolo-gies for Emerging Wireless Systems,” IEEE
Journal of Quantum Electronics, vol. 52, no. 1, aID. 0600311, Jan. 2016.
[8] J. Kani, J. Terada, K. I. Suzuki, A. Otaka, “So-lutions for Future Mobile Fronthaul and
Access-Network Convergence,” J. Lightwave Technol., vol. 35, no. 3, pp.527-534. Feb. 2017.
[9] B. G. Kim, S. H. Bae, H. Kim, Y. C. Chung, “RoF-based Mobile Fronthaul Networks Implemented
by Using DML and EML for 5G Wire-less Communication Systems,” IEEE J. of
Lightwave Technology, vol. 36, no. 14, pp. 2874-2881, Jul. 2018.
[10] C. Vagionas. et. al. “A 6-band 12Gb/s IFoF/V-band Fiber-Wireless Fronthaul link us-ing an
InP Externally Modulated Laser,” to be presented at ECOC, Rome, Italy, 23-27 Sept. 2018, pp.1-

  1. Tu4B.6.
    [11] Y. Liu, et. al. “Ultra-Low-Loss Silicon Ni-tride Optical Beamforming Network for Wideband
    Wireless Applications,” IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 24, no. 4, aID
    8300410, Jul. 2018.
    [12] S. A. Busari, K. M. Saidul Huq, S. Mumtaz, L. Dai, J. Rodriguez, “Millimeter-Wave Massive
    MIMO Communication for Future Wire-less Systems: A Survey,” IEEE Communica-tions
    Surveys & Tutorials, vol. 20, no. 2, pp. 836 – 869, Dec. 2017.
    [13] V. Sorianello, et. al., “Polarization insensi-tive silicon photonic ROADM with selectable
    communication direction for radio access net-works,” Optics Letters, vol. 41, no. 24, pp.5688-
    5691, Dec. 2016.
    [14] G. Kalfas, N. Pleros, “An Agile and Me-dium-Transparent MAC Protocol for 60 GHz
    Radio-Over-Fiber Local Access Networks” J. Lightwave Technol., vol.28, no.16, pp. 2315-2326,
    Aug. 2010.
    [15] G. Kalfas et al., “Medium-Transparent Packet-Based Fronthauling for 5G Hot-Spot
    Networks,” 2018 20th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), Bucharest,
    pp. 1-4, 2018.