radio over fiber - bphambali's blog | making the future...

47
doc.: 11-10-0011-00-00ad Submission Radio Over Fiber Radio over fiber merupakan suatu proses pengiriman sinyal radio melalui kabel serat optik. Saat ini kebutuhan industri menuntut efisiensi. Dengan menggunakan kabel serat optik sebagai medium perantara, maka akan diperoleh kecepatan transmisi yang lebih besar dibandingkan ketika dilakukan transmisi secara langsung. January 2010 J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange Labs Slide 1

Upload: danghanh

Post on 26-Jun-2018

225 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Radio Over Fiber

• Radio over fiber merupakan suatu proses pengiriman

sinyal radio melalui kabel serat optik.

• Saat ini kebutuhan industri menuntut efisiensi.

• Dengan menggunakan kabel serat optik sebagai

medium perantara, maka akan diperoleh kecepatan

transmisi yang lebih besar dibandingkan ketika

dilakukan transmisi secara langsung.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 1

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Pembagian Radio over Fibre

• ROF berdasar WLAN (60 G Hz band)

ROF ini dapat meningkatkan kapasitas akses nirkabel dengan menggunakan

setidaknya 1 satu base station untuk komunikasi antar gedung. Akan tetapi sistem

ini memiliki kekurangan yaitu bila ada banyak gedung maka akan ada banyak base

station.

• ROF berdasar RVC

ROF ini bersifat dinamis, dapat mengikuti pergerakan pengguna. Dengan

menggunakan protokol TDMA ( Time Division Multiple Acces ), proses over

bandwith bisa lebih cepat. Kelemahan sistem ini adalah memerlukan adanya hand

over.

• ROF untuk daerah terpencil

CS yang memakai Tuneable Transmitter (TT) dan Tuneable Receiver (TR) dapat

memperlebar jangkauan gelombang. Selain itu ROF ini memiliki struktur CS yang

sederhana. Kelemahan sistem ini adalah kapasitasnya dibatasi jumlah TT dan TR.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 2

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Basic Architecture

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 3

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Topografi jaringan Radio over Fiber

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 4

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 5

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 6

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 7

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Keunggulan RoF

Loss Redaman Rendah

• Distribusi sinyal microwave frekuensi tinggi baik di ruang bebas atau

melalui jalur transmisi selalu bermasalah dan mahal. Pada ruang bebas, banyak loss

akibat penyerapan dan peningkatan refleksi dengan frekuensi.

• Dalam saluran transmisi, impedansi meningkat seiring dengan frekuensi,

menyebabkan loss yang sangat tinggi. Oleh karena itu, mendistribusikan radio

frekuensi tinggi sinyal elektrik jarak jauh memerlukan banyak penguatan. Namun,

karena serat optik menawarkan loss yang sangat rendah, teknologi RoF dapat

digunakan untuk mencapai kedua distribusi dengan loss gelombang yang kecil.

• Loss redaman FO jauh lebih rendah daripada yang ditemui pada saluran transmisi

yang lain, katakanlah kabel koaksial. Misalnya, atenuasi kabel koaksial ½ inci (RG-

214) adalah 500dB / km untuk frekuensi di atas 5 GHz.

• Oleh karena itu,dengan transmisi gelombang mikro di saluran optik, jarak transmisi

meningkat beberapa kali lipat dan sangat mengurangi daya transmisi yang

diperlukan.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 8

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Bandwidth Lebarpada RoF

– Bandwidth Lebar

• Serat optik menawarkan bandwidth yang sangat besar. Ada

tiga transmisi window utama, yang menawarkan redaman

rendah, yaitu dengan panjang gelombang 850 nm, 1310 nm,

dan 1550 nm.

• Untuk serat optik SMF, bandwidth gabungan dari tiga window

ada di lebih dari 50 THz. Namun, saat ini sistem komersial

menggunakan hanya sebagian kecil dari kapasitas yang ada

(1,6 THz).

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 9

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Kekebalan untuk Interferensi Frekuensi Radio

• Kekebalan terhadap interferensi elektromagnetik

(EMI) adalah sifat yang sangat menarik dalam

komunikasi serat optik, khususnya untuk transmisi

microwave. Hal ini karena sinyal tersebut dikirimkan

dalam bentuk cahaya melalui serat.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 10

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Instalasi dan Pemeliharaan Mudah

• Dalam sistem RoF, peralatan yang rumit dan mahal disimpan di headend,

sehingga membuat RAU sederhana. Sebagai contoh, teknik RoF mungkin

menghilangkan kebutuhan untuk peralatan LO dan yang terkait di RAU

tersebut.

• Dalam kasus seperti photodetektor,sebuah RF amplifier, dan sebuah antena

membentuk RAU tersebut. Modulasi dan peralatan switching disimpan di

headend dan digunakan bersama oleh beberapa RAU. Susunan ini

menyebabkan RAU lebih kecil dan ringan, sehingga efektif mengurangi

biaya instalasi dan pemeliharaan sistem.

• Instalasi mudah dan biaya perawatan rendah RAU sangat penting untuk

sistem gelombang mikro, karena RAU yang dibutuhkan dalam jumlah

besar. Dalam aplikasi di mana RAU tidak mudah diakses, penurunan

persyaratan perawatan mengarah ke besarnya penghematan biaya

operasional. Sedikit RAU juga mengakibatkan dampak lingkungan

berkurang.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 11

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Mengurangi Konsumsi Listrik

• Mengurangi konsumsi daya merupakan konsekuensi memiliki RAU

sederhana dengan mengurangi peralatan yang diperlukan. Kebanyakan dari

peralatan yang kompleks disimpan diheadend terpusat. Dalam beberapa

aplikasi, RAU dioperasikan dalam mode pasif. Misalnya, beberapa sistem

Fibre-Radio 5GHz menggunakan pico-sel dapat memiliki RAU yang

beroperasi di mode pasif.

• Mengurangi konsumsi daya di RAU merupakan hal yang penting

mengingat bahwa kadang-kadang RAU ditempatkan di lokasi terpencil,

tidak dicatu oleh jaringan listrik.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 12

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Multi-Operator dan Multi-Service Operation

• RoF menawarkan fleksibilitas sistem operasional. Tergantung pada

generasi teknik microwave, sistem distribusi RoF dapat dibuat signal-

format transparan. Misalnya untuk teknik Intensity Modulation and Direct

Detection (IM-DD) dapat dibuat untuk beroperasi sebagai sistem linier dan

karena itu sebagai sistem yang transparan.

• Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan serat dispersi rendah (SMF)

yang dikombinasikan dengan subcarrier pra-modulasi RF (SCM). Dalam

hal ini, jaringan RoF yang sama dapat digunakan untuk mendistribusikan

multi-operator dan trafik multi-service, menghasilkan penghematan

ekonomi yang besar. Prinsip Optical Frequency Multiplication (OFM) juga

dapat digunakan untuk mencapai multi-serviceoperation dikombinasikan

baik dengan WDM ataupun SCM, karena toleran terhadap dispersi

kromatis.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 13

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 14

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 15

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Alokasi Sumber Daya Dinamis• Selama modulasi, switching, dan fungsi lain RF yang dilakukan pada headend terpusat, mungkin saja

dialokasikan kapasitas dinamis. Misalnya dalam sistem distribusi RoF untuk trafik GSM, kapasitas lebih dapat

dialokasikan ke suatu daerah pada saat peak dan kemudian dialokasikan kembali ke daerah-daerah lainnya ketika

offpeak (Misalnya untuk kawasan perumahan penduduk di malam hari). Hal ini dapat dicapai dengan

mengalokasikan panjang gelombang optik melalui Wavelength Division Multiplexing (WDM) sesuai kebutuhan.

Mengalokasikan kapasitas dinamis muncul sebagai kebutuhan agar menyingkirkan persyaratan untuk

mengalokasikan kapasitas permanen, yang akan menjadi pemborosan sumber daya, dalam kasus di mana beban

trafik sering bervariasi dan dengan margin yang besar.

• Selanjutnya, memiliki headend terpusat memfasilitasi konsolidasi pengolahan sinyal yang lain, fungsi-fungsi

seperti fungsi mobilitas, dan transmisi keragaman makro. Keterbatasan Teknologi RoF Sejak RoF melibatkan

modulasi analog, dan deteksi cahaya,secara fundamental sistem transmisinya analog. Oleh karena itu, muncul

sinyal gangguan seperti noise dan distorsi yang sangat mengganggu dalam sistem RoF. Gangguan ini cenderung

untuk membatasi Noise Figure (NF) dan Dynamic Range (DR) dari link RoF. DR adalah parameter yang sangat

penting bagi sistem komunikasi mobile (seluler) seperti GSM karena daya yang diterima di BS dari Management

Unit bervariasi secara luas (misalnya80dB). Artinya, daya RF yang diterima dari MU yang dekat dengan BS bisa

jauh lebih tinggi dari daya RF yang diterima dari MU yang beberapa kilometer jauhnya, tapi dalam sel yang sama.

Sumber noise di link fiber optik analog meliputi Relative Intensity Noise (RIN) laser, kebisingan fase laser, suara

tembakan dioda, thermal noise amplifier, dan dispersi serat.

• Dalam sistem RoF berbasis Single Mode Fibre (SMF), dispersi kromatik mungkin membatasi panjang link serat dan juga dapat

menyebabkan penurunan keselarasan fase yang mengarah pada peningkatan noise fase RF. Dalam sistem RoF berdasarkan Multi-

Mode Fibre, dispersi modal sangat membatasi ketersediaan link bandwidth dan jarak. Ini harus dinyatakan bahwa meskipun sistem

transmisi RoF sendiri adalah analog, sistem radio yang didistribusikan tidak perlu analog juga,tetapi mungkin menjadi digital

(misalnya WLAN, UMTS), menggunakan bentuk sinyal modulasi komprehensif multi-level seperti xQAM, atau Orthogonal

Frequency Division Multiplexing (OFDM).

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 16

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Prinsip RoF

• Ada beberapa teknik optik untuk menghasilkan dan membawa sinyal microwave

melalui serat. Dengan mempertimbangkan frekuensi dari sinyal RF diumpankan ke

link RoF di headend dibandingkan dengan sinyal yang dihasilkan pada RAU, teknik

RoF dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori, yaitu RF-Over-Fibre (RFoF), IF-

Over- Fibre (IFoF), atau Baseband-Over-Fibre (BBoF). RFoF melibatkan transmisi

dari sinyal RF yang sebenarnya melalui serat. Namun, dalam IFoF dan BBoF sinyal

microwave yang diinginkan dihasilkan di RAU melalui up-conversion dengan suatu

LO, baik yang disediakan secara terpisah di RAU, atau diangkut dari jarak jauh ke

RAU. Oleh karena itu, tergantung pada metode transmisi yang digunakan, mungkin

RAU lebih kompleks atau sederhana. Skema LO terpisah di RAU (yaitu baik BBoF

atau IFoF) dapat menyebabkan RAU lebih mahal, terutama dalam aplikasi

gelombang mikro. Namun demikian, sistem menunjukkan peningkatan sensitivitas

penerima. Menggunakan sinyal IF dari frekuensi 2 GHz, dan sinyal LO frekuensi

27 GHz, tiga skema yang digunakan untuk menghasilkan sinyal RF 29 GHz yang

dimodulasi dengan data 155 Mbps downstream. Ditemukan bahwa skema BBoF

menunjukkan sensitivitas yang lebih baik dari skema IFoF sebesar 4 dB. Disisi lain,

skema IFoF memiliki sensitivitas 2 dB lebih baik dari skema RFoF.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 17

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 18

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Modulasi

• Teknik RoF juga dapat diklasifikasikan dalam hal yang

mendasari modulasi / prinsip deteksi yang digunakan.

• Dalam hal ini, mungkin teknik akan dikelompokkan menjadi

tiga kategori, yaitu Intensity Modulasion-Direct Detection

(IMDD), Remote Heterodyne Detection (RHD), dan teknik

harmonic up-conversion.

• Sistem RFoF berada di bawah kategori IM-DD.

• Sistem IFoF dan BBoF, yang melibatkan penggunaan sebuah

LO di RAU juga dapat menggunakan IM-DD untuk

mengirimkan data baseband atau IF untuk RAU tersebut.

Namun, dalam banyak kasus, skema IFoF dan BBoF

mengandalkan RHD untuk membangkitkan sinyal RF.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 19

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Pembangkitan Sinyal RF oleh Intensity Modulation and

Direct Detection (IM-DD)

• Metode optik paling sederhana untuk mendistribusikan sinyal RF adalah

dengan langsung memodulasi intensitas sumber cahaya dengan sinyal RF

itu sendiri dan kemudian menggunakan deteksi langsung di photodetektor

untuk memulihkan sinyal RF. Metode ini ada dibawah IM-DD, serta

kategori RFoF. Ada dua cara modulasi sumber cahaya. Salah satu cara

adalah membiarkan sinyal RF langsung memodulasi dioda laser di saat

yang sama. Pilihan kedua adalah dengan mengoperasikan laser di mode

continue wave (CW) dan kemudian menggunakan sebuah modulator

eksternal seperti Modulator Mach-Zehnder (MZM),untuk memodulasi

intensitas cahaya.

• Kedua pilihan yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Dalam kedua

kasus, sinyal modulasi adalah sinyal RF sebenarnya untuk didistribusikan.

Sinyal RF harus tepat pra-termodulasi dengan data sebelum transmisi.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 20

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Modulasi

• Sinyal RF dibangkitkan oleh Direct Intensity Modulation(a) dari

Laser, (b) Menggunakan Modulator Eksternal

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 21

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Aplikasi

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 22

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Regulasi RoF

• Undang-Undang Nomor 36 tahun 1999, yang terdapat pada pasal 1, menjelaskan

bahwa, Telekomunikasi adalah setiap pemancaran, pengiriman, dan atau

penerimaan dari setiap informasi dalam bentuk tanda, isyarat, tulisan, gambar,

suara, dan bunyi melalui sistem kawat, optik, radio atau sistem elektromagnetik

lainnya.

• IEEE 802.11, Radio over fiber specifications as a solution for future broadband in-

house networks, cell extended with an optical distribution network does not

decrease drastically when the propagation delay increases.

• SDH(G.707-G.803)

Standards for synchronous data transmission over fiber optic networks that are

employed in a significant portion of the telecommunication backbone. The use of

synchronous digital transmission by carriers in their backbone fibre-optic and radio

networks put in place the enabling technology for many of the new broad-band data

services that we take for granted. It not only brought about high-speed gigabit

networks but also simplified access bringing the full benefits of software control in

the form of flexibility and introduction of network management.

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 23

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 24

Radio over Fiber in the Home Area Network

• The number of connected devices in the home increases ,

• The rates necessary between each of them increase too.

• The ultimate goal in home network, and for a provider of telecommuni-

cations like Orange, is to satisfy the demand made by this new services

like remote backup, video conference, video on demand, voice over IP,

data exchange in high-definition …

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 25

Radio over Fiber in the Home Area Network

bed

roo

mChild

ren’sb

edro

om

Parent’s

Kit

chen

Liv

ing

-room

GarageLaptop and Phone

Computer

and NAS

Television and

Games console

• We need high rates in the whole home because the devices and our

home gateway are not necessary in the same room.

Home

Gateway

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 26

Radio over Fiber in the Home Area Network

• The wireless connectivity is generally preferred for the final link to

the device (easy to use and very flexible).

• In the future, IEEE 802.11.ad will be the radio standard to transport

data at very high throughputs (above 1Gbps),

• But, this radio standard has a short range (less than 10m).

How can we enlarge the coverage of the radio signal ?

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

bed

roo

mChild

ren’sb

edro

om

Parent’s

Kit

chen

Liv

ing

-room

Garage

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 27

Two optical fibers (downlink and uplink).

We transport radio signals in their native

format (analogue) on an optical carrier

Remote antenna : converted

electrical signal (radio) to

optical signal, and vice-versa

Radio over Fiber in the Home Area Network

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 28

Radio over Fiber in the Home Area Network

• So, the Radio over Fiber system enlarges the coverage of the radio signal itself. It

consists in transporting the radio signal from wireless devices onto an optical

carrier for distribution over optical fibre to different remote antennas. The optical

link acts as an analogue repeater.

• Transporting the radio signals in their native format, provides the advantage of

remote antenna simplification and transparency to radio layer protocols.

DC

Laser

TEE

PhotodiodeOptical In

Optical Out

ATX

antenna

RX antenna

A

RF Filter

Bias Tee

DC Block

Direct modulation is

simple and low cost.

Automatic Gain Control

The remote antenna has small

size, light weight and low power

consumption.

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 29

Radio over Fiber in the Home Area Network

• Why optical fibers ?

• Only the fiber optic can enlarge the coverage of radio signal transparently.

• It offers a very high bandwidth and low attenuation, thus can transfer the

high rate of the radio over several hundred meters.

• It will be a natural extension of access networks (Fiber To The Home).

• It is the ideal candidate to provide long life-span local networks.

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 30

Radio over Fiber in the Home Area Network

• Besides, the Radio over Fiber optimizes the global spectral efficiency.

• Indeed, power is radiated only in the spot (room) where it is useful.

• We have a full control of the range of radio wave (no trouble of the

radio signals of neighbours, health and hacking concerns).

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 31

Contents

• Radio over Fiber in the Home Area Network

• An example of optical architecture: multipoint-to-multipoint

• Setup and results

• Using the MAC layer for driving the optical infrastructure

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 32

An example of optical architecture:

multipoint-to-multipoint

NxN Splitter

Gateway

+ ONT

bed

roo

mChild

ren’sb

edro

om

Parent’s

Kit

chen

Liv

ing

-room

Garage

Fiber To The Home

Power is radiated only in

the spot where it is useful

(Space) and when it is

necessary (Moment).

Two optical

fibers

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 33

NxN

Splitter

Gateway

+ ONT

RoF 1

RoF 2

RoF 3

RoF 4

RoF 1

RoF 2

RoF 3

RoF 4

RoF 1

RoF 2

RoF 3

RoF 4

RoF 1

RoF 2

RoF 3

RoF 4

Wireless device with

radio chipset

Remote antenna without intelligence

Is equivalent to

An example of optical architecture:

multipoint-to-multipoint

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 34

• Main advantages / disadvantages :

• Self-sufficient system: the distribution of resources managed by the

radio MAC layer.

• No intelligence required: direct communication possible.

• Optical budget should allow the NxN optical splitter (16x16 = 12dB).

• Two optical fibers required per remote antenna.

An example of optical architecture:

multipoint-to-multipoint

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 35

Contents

• The Radio over Fiber in the Home Area Network

• An example of optical architecture: multipoint-to-multipoint

• Setup and results

• Using the radio MAC layer for driving the optical infrastructure

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

Splitter

Gateway

+ ONTb

edro

om

Child

ren’sb

edro

om

Parent’s

Kit

ch

en

Liv

ing

-room

Garage

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 36

Setup and results

Optical splitter ( 8x8 = 9dB )

It behaves as an optical tunnel

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 37

Setup and results

SNR at radio receiver versus distance on the first and

second hop in free space (Optical loss = 11 dB)

Simulation at f = 66GHz

What is the necessary Signal to Noise Ratio to have

when a device receive the radio signal ?

OFDM QPSK : 2 Gbps and BER of 10-11 → 6.5 dB.

OFDM 16QAM : 2 Gbps and BER of 10-11 → 13 dB.

SCBT : no data about the required SNR.

(ECMA 387 / 57-66GHz radio standard)

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 38

Contents

• The Radio over Fiber in the Home Area Network

• An example of optical architecture: multipoint-to-multipoint

• Setup and results

• Using the radio MAC layer for driving the optical infrastructure

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

Splitter

Gateway

+ ONT

bed

roo

mChild

ren’sb

edro

om

Parent’s

Kit

chen

Liv

ing

-room

Garage

Laser ON

MAC monitoring

Signal

Signal

Noise

Noise

Using the radio MAC layer for driving the optical infrastructure

• The lasers that are turned-on without seeing radio data at the input, are

noise for the photodiodes that receive an optical signal from another laser

(copy of the ambient noise by adding the noise of the conversions).

• Interferences : beat between independent light sources.

Slide 39 J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange Labs

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 40

• Bridge : MAC Monitoring signal.

• Only one of the device (e.g. the gateway) demodulates the radio signal,

• Recovers useful data in the radio MAC layer to manage the optical

access (turning-on laser or photodiode),

• Sends instruction to remote antenna by a monitoring signal.

Using the radio MAC layer for driving the optical infrastructure

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 41

Conclusion

• We have shown the feasibility of a wireless network inside the home

with Radio over Fiber for extending the radio coverage.

• Then, the Radio over Fiber optimizes the global spectral efficiency.

• The optical architectures show good results, and need information from

radio MAC Layer to be managed.

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 42

Questions to the group

• What do you think about the concept of Radio over Fiber ?

• Do you think it is an interesting concept ?

• Do you think it is in the scope of 802.11ad standard ?

• Some comments ?

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 43

Thank you

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 44

References

[1] Ultra Broad Band Wireless Home Network based on 60GHz WPANs cells interconnected via RoFM.Huchard, M.Weiss, A.Pizzinat, S.Meyer, P.Guignard, B.CharbonnierInvited paper IEEE Journal of Lightwave Technology

[2] Ultra Wide Band over fibre transparent architecture for high bit-rate home networksA.Pizzinat, F.Payoux, B.Charbonnier, S.Meyer Springer Annals of telecommunication Journal (Special Issue on Home Networking)

[3] RNRT/BILBAO project: first results on Ultra Wide Band over fiberS.Paquelet, S.Mallegol, G.Froc, A.Bisiaux, A.Pizzinat, B.Charbonnier, N.Malhouroux, S.Meyer, F.Payoux, I.Siaud, G.Salingue, D.Morche, H.Jacquinot, S.Bories, C.Algani, AL.Billabert, S.Mazer, JL.Polleux, C.Rumelhard, M.Terré, C.Sillans, Y.Le Guennec, B.Cabon, M.Lourdiane, G.MauryInternational UWB Workshop 2007, Grenoble, France.

[4] Ultra Wide Band Home Networks by Means of a Low Cost Radio-over-MultiMode-Fibre Transparent SystemA.Pizzinat, I.Louriki, B.Charbonnier, S.Meyer, C.Sillans, H.Jaquinot, S.Bories, M.Terré, C.Algani, AL.Billabert, Y.Le Guennec, P.Lombard, G.FrocNetwork and Optical Communications 2008, Krems (Austria), 1-3 July 2008

[5] Optical fiber infrastructures for UWB access and FTTHB.Cabon, Y.Le Guennec, P.Lombard, M.Lourdiane, JM.Duchamp, A.Pizzinat, I.Louriki, B.Charbonnier, F.Payoux, S.Meyer, M.Terré, C.Algani, AL.Billabert, C.Sillans, H.Jaquinot, S.bories, G.FrocISIS workshop, Stokholm, June 2008

[6] Low Cost Transparent Radio-over-Fibre System for UWB Based Home NetworkA.Pizzinat, I.Louriki, B.Charbonnier, F.Payoux, S.Meyer, M.Terré, C.Algani, AL.Billabert, C.Sillans, H.Jaquinot, S.Bories, Y.Le Guennec, G.FrocEuropean Conference on Optical Communications 2008, Bruxelles 21-25 Sept. 2008

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 45

Appendix

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 46

X

LNA HLNAV-386

G = 18 dB

NF = 5.5 dBHBM15X-208

Insertion loss = 8.5 dB

HGV54.5551515-I

57 < FRF < 66 GHz 3 < FFI < 12 GHz

3X Mini-Circuit ZX60-14012L-S+

Gunit = 12 dB

P1dB = 8 dBm

NFunit = 6 dB

CAG2LNA HPA HPA HPA

-60.6

<P<

-10.7 dBm

-42.6

<P<

7.8 dBm

-51.1

<P<

-0.7 dBm

-45.1

<P<

-23.7 dBm

P = -39.5 dBm P = -3.5 dBm

X

HBUC15X-073

Insertion loss = 9 dB

HGV54.5571815-I

HPA

HHPAV-331

G = 20 dB

P1dB = 15 dBm

NF = 8

57 < FRF < 66 GHz

P = -14.25 dBm P = 5.75 dBmP = -5.25 dBm

RoF

P = -6.5 dBm

/2

Vers

détecteur

CAG1

RoF link with FINISAR laser and photodiode

(TOSA HFE6X92-X61 and ROSA HFD6X80-418) :

GRoF = 1.25 dB / NF = 49 dB / Gopt = -2.5 dB

Optical loss = ~9 dB

An experimental setup and the results

doc.: 11-10-0011-00-00ad

Submission

January 2010

J. Guillory, S. Meyer & B. Charbonnier, Orange LabsSlide 47

An experimental setup and the results

SNR at radio receiver versus optical loss, and distance on

the first and second bond in free space.

New results

New amplifier after the photodiode

(G = 12 dB / NF = 6 dB)

Photodiode in différentiel mode

+ Balun

0 2 4 6 8 10 12 14 162

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Optical loss, dB

SN

R, d

B

SNR at RX input for input P1dB

= 15 dBm

10m + 10m

5m + 5m

10m + 5m

5m + 10m

SNRmin 2Gbps

OFDM-16QAM

SNRmin 2Gbps

OFDM-QPSK

8x8 Optical

splitter loss