Análisis de las tecnologías aplicadas en la interfaz óptica de las comunicaciones móviles de quinta generación

Abstract

La interfaz óptica en 5G está implementada sobre fibra óptica la cual posee distintas características físicas según su ubicación en la arquitectura de red y transportan datos con características técnicas que dependen de la tecnología aplicada según la necesidad de la red y capacidad económica del proveedor de servicios de comunicaciones móviles. Dichas tecnologías son la multiplexación de canales ópticos, modulación de información mediante técnicas avanzadas y detección de la señal. En la actualidad el primer paso para la implementación de redes móviles de 5G luego de las consideraciones económicas y de cobertura es decir posicionamiento estratégico de antenas en base a estudios, es el diseño de la arquitectura de red de transporte mediante fibra óptica que soporte el masivo flujo de datos proveniente de las antenas que se comunican con los usuarios de las redes 5G. En el presente trabajo se estudian las tecnologías de interfaz óptica de redes 5G, haciendo énfasis en aquellas utilizadas para el desarrollo de las simulaciones presentadas en la sección 7 denominada Resultados Obtenidos, estas tecnologías fueron escogidas basándose en las recomendaciones de la ITU que separan la arquitectura de la red de transporte para comunicaciones móviles 5G y establecen el data rate admitido y futuro para los enlaces, así como sus recomendaciones para NGN o redes de nueva generación al estandarizar el funcionamiento de redes de transporte y redes de distribución de longitud de onda múltiple que sean convergentes. De la misma manera se muestran las características físicas y técnicas que debe poseer la interfaz óptica de este tipo de redes, dependiendo de que parte de la arquitectura de la red de transporte se estudie: fronthaul, midhaul o backhaul. Se realizan simulaciones de técnicas de modulación y multiplexación en un fronthaul óptico 5G utilizando modulación de alto nivel PAM4, y multiplexaciones de canales ópticos SWDM y M-WDM propias de las redes móviles 5G para comunicaciones bidireccionales desde las RRH o cabezales de radio remoto hacia una DU para verificar los diagramas de ojo generados a lo largo de 400 metros y 10 km para las simulaciones presentadas. Dentro de las simulaciones del fronthaul óptico se muestra como la multiplexación óptica SWDM presenta mejores características que la M-WDM al utilizarse fibra de dos núcleos y menores distancias. De la misma manera se muestra el desarrollo de un modulador PAM4 en el entorno de simulación de redes ópticas Optisystem 19, que triplica el factor Q dentro del análisis de diagrama de ojo de las señales en recepción en un fronthaul óptico 5G en comparación con uno elaborado con bloques nativos dentro del programa. Palabras clave: interfaz óptica, 5G, modulación, multiplexación, PAM4.