componenti fotonici abilitanti per le infrastrutture 5g · 5g - scenario • “amazingly fast”...
TRANSCRIPT
Componenti fotonici abilitanti per le infrastrutture 5G
Stefano Penna, PhD
Istituto Superiore delle Comunicazioni e delle Tecnologie dell’InformazioneMinistero dello Sviluppo Economico
e-mail: [email protected] , www.isticom.it
Roma, 11 Febbraio 2016
5G - Scenario
• “Amazingly fast” focuses on high data-rates for future mobile broadband users• “Great service in a crowd” focuses on mobile broadband experience even in the very crowded
areas and conditions• “Super real-time and reliable connections” focuses on new applications and use cases with
very strict requirements on latency and reliability• “Ubiquitous things communicating” focuses on efficient handling of a very large number of
devices (including e.g. machine type of devices, and sensors) with widely varying requirements• “Best experience follows you” focuses on end-users on the move with high levels of experience
Fonte: FP7 METIS
Infrastrutture 5G - Strategie
• Virtualizzazione– Gestione Software per allocazione dinamica delle risorse
• Aggregazione– e.g. Approccio Dense WDM esteso in accesso
• Hardware avanzato– Nuova “G” di dispositivi di rete per superare gli attuali limiti di banda
Fonte: [2]
Infrastrutture 5G - Strategie
• Virtualizzazione– Gestione Software per allocazione dinamica delle risorse
• Aggregazione– e.g. Approccio Dense WDM esteso in accesso
• Hardware avanzato– Nuova “G” di dispositivi di rete per superare gli attuali limiti di banda
Fonte: [2]
Fotonica Integrata
Fotonica Integrata• Addensamento di più funzioni ottiche su un unico
substrato o piattaforma condivisa• Photonic Integrated Circuits (PICs o PIX) o anche
Photonic Chips, network-on-chip• 3 tecnologie principali: Si Photonics, InP, SiN
più altre collaterali (vetro, SOH,…)• Modello delle fonderie generiche su piattaforme
tecnologiche condivise
“Photonic integrated technologies are changing theoptical communications industry outlook, promising adramatic reduction of hardware cost, powerconsumption, and footprint, but also nabling flexibility atlower cost”
Fonte: Ericsson Technology Review [3]
Nanoelettronica
WDMPIC
Fotonica integrata per il 5G
Tralicci 5G incorporeranno apparati direttamente in quota (RRH) (architettura FTTA, Fiber To The Antenna).Conversione RFOpt in prossimità dell’antenna:• Necessità di banda elevata• Necessità di ingombro minimo
Fotonica integrata per il 5G
Tralicci 5G incorporeranno apparati direttamente in quota (RRH) (architettura FTTA, Fiber To The Antenna).Conversione RFOpt in prossimità dell’antenna• Necessità di banda elevata• Necessità di ingombro minimo• Compatibile per integrazione della BBU su antenna
TERABOARDSource: H2020 Teraboard
Obiettivi di Teraboard• 50Tb/s/cm2 di densità di larghezza di banda• 2,5 pJ/bit di consumo front end• Target di costo di 10 $cent/Gb/s (su larga scala)
Fotonica integrata per il 5G
• Switch ottici per reti 5G• Piattaforme PIC diverse
– Silicon Photonics vs Triplex/Polyboard
H2020 HAMLET
W 480nm × H 220nm
Source: FP7 IRIS
ISCOM nella fotonica integrata
• Silicon Organic Hybrid Technology– Funzioni ottiche attive da materiali organici
integrati su piattaforma di Silicio• Compatibile con tecnologia CMOS e
Silicon Photonics
Si rail
Si rail
Grating on the top of the slot
slot
Source: [7]
Visible light communications - LiFi
Visible light communications - LiFi
Record trasmissione full duplex [9]– Approccio WDM in tx 4 colori = 4 canali– Link 1.5 m
• Downlink: LED 4 colori RGBY a 5.6 Gb/s (720 lx)• Uplink: infrared LED per a 1.5 Gb/s
– Link 4 m• Downlink: LED 4 colori RGBY a 4.8 Gb/s (120 lx)• Uplink: infrared LED per a 1.1 Gb/s
LED RGB
Riferimenti
[1] Metis: https://www.metis2020.com/documents/deliverables/[2] Skubic, Bottari, Öhlén, Cavaliere, “The Role of DWDM for 5G Transport”, ECOC 2014[3] Ohlen Skubic, Rostami, Laraqui, Cavaliere, Varga, Fonseca Lindqvist , “Flexibility in 5G transport
networks”, Ericsson Technology Review 8, 92 (2015)[4] CommScope: http://www.commscope.com/Blog/fiber-to-the-antenna/[5] Teraboard: http://www.teraboard.eu/[6] IRIS: http://www.ict-iris.eu/[7] Serna et al. J. Opt. Soc. Am. B / Vol. 31, No. 9 / September 2014[8] Pure-LiFi: http://purelifi.com/[9] Cossu, Wajahat, Corsini, Ciaramella, “Gigabit-class optical wireless communication system at
indoor distances (1.5 – 4 m)”, Optics Express 23, 12 (2015) 15700-15705