A conexão de fronthaul para dar suporte à operação das redes móveis 5G e 6G é um dos maiores motivadores por trás do desenvolvimento de novos padrões de redes ópticas passivas (PON) como o 50-Gigabit PON (50G-PON). A multiplexação por comprimento de onda (WDM-PON), graças à sua capacidade de estabelecer conexões ponto-a-ponto lógicas para cada célula, é apontada como uma das mais promissoras tecnologias para a efetivação do fronthaul óptico. No entanto, um dos empecilhos para a implementação do WDM-PON é a necessidade de manter um par de lasers em estoque para cada canal em operação. Para se tornar um candidato viável para os futuros padrões de redes ópticas de acesso, o WDMPON deve reduzir seus custos de operação e resolver seu problema de estoque. A solução é a adoção de fontes ópticas colorless, onde o mesmo hardware pode ser utilizado para gerar qualquer comprimento de onda requerido pela rede. Neste trabalho, dois transmissores colorless são propostos e comparados em termos de sua performance de descida e impacto na subida. O primeiro é uma versão otimizada da técnica de auto-alimentação trabalhada previamente por nosso grupo na EESC/USP. O segundo é baseado em um vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) sintonizável recentemente demonstrado na literatura científica. Ambas as topologias utilizam o mesmo transmissor de subida baseado na técnica de reuso de portadora com reflective semiconductor optical amplifiers (RSOAs). As configurações são validadas com base em comparações com resultados experimentais e sua performance em transmissão de dados em banda-base é avaliada computacionalmente. O fronthaul é avaliado com base nas transmissões de dados com taxas de 1,25 Gbps e 10 Gbps em 3,5 GHz e 26 GHz, respectivamente, em um enlace de 20 km. Os resultados da transmissão em radio-sobre-fibra analógico (ARoF) superam os requisitos mínimos impostos pelo 3^rd generation partnership project (3GPP) para ambas as topologias. No entanto, o VCSEL apresenta largura de linha de 42 MHz, contra 7 GHz da auto-alimentação e maior coerência da portadora. Em ARoF foram obtidos valores de error vector magnitude (EVM) de 4,6% no VCSEL e 7,2% na auto-alimentação em 26 GHz e 64QAM. Uma variação de até 1% e 7% no EVM entre os resultados dos diferentes formatos de modulação é introduzida pelos efeitos não-lineares no VCSEL e na auto-alimentação, respectivamente. Os resultados deste trabalho confirmam que o VCSEL é o candidato superior para a implementação de um sistema WDM-PON.

The fronthaul link for 5G and 6G mobile networks is one of the main drivers for the rising of new passive optical network (PON) standards such as 50-gigabit PON (50GPON). Wavelength-division multiplexing PON (WDM-PON) is considered one of the most promising technologies to support an optical fronthaul due to its capability to establish logical point-to-point optical links to each cell site. One of the impairments for WDM-PON is the need to keep an inventory with a pair of lasers for each channel operated. The WDM-PON configuration must offer reduced costs and solve its inventory problems to be considered a viable candidate for the future standards of optical access networks. One of the solutions is the adoption of colorless optical sources, in which the same optical hardware can be used to generate any wavelength required by the network. In this work, two colorless WDM-PON transmitters are proposed and compared for their downlink performance and impact on the uplink. The first is an optimized self-seeding technique based on the previous work of our group at EESC/USP. The second is based on a recently demonstrated tunable vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). Both topologies employ the same uplink transmitter based on the carrier reuse scheme with reflective semiconductor optical amplifiers (RSOAs). The simulation setup of both techniques are validated by direct comparison against available experimental results, and their base-band performance is evaluated in a simulation environment. The fronthaul performance is numerically evaluated when transmitting 1.25 Gbps at 3.5 GHz and 10 Gbps at 26 GHz over a 20 km optical link. The obtained results for analog radio-over-fiber (ARoF) transmission fall within the 3^rd generation partnership project (3GPP) requirements, demonstrating that both topologies are suitable candidates for a future fronthaul standard. However, the VCSEL configuration has a highly coherent signal, with a linewidth of 42 MHz, against 7 GHz for the self-seeding. These characteristics results in an error vector magnitude (EVM) of 4,6% in 64QAM at 26 GHz for the VCSEL and 7,2% for the self-seeding. The non-linear effects in the transmitters add up to 7% of variation in the EVM for different modulation formats in the worst-case scenario for the self-seeding, against 1% for the VCSEL. The results in this work confirm that the VCSEL is a higher performance candidate for the implementation of a WDM-PON system in the context of an ARoF fronthaul.