Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Truy cập Radio qua Sợi quang cho các Thành phố Kỹ thuật số Bền vững
Tóm tắt
Truy cập băng thông rộng phổ biến sẽ biến đổi các thành phố theo hướng lợi ích xã hội, môi trường và kinh tế netto cho cư dân các Thành phố Kỹ thuật số, giống như sự ra đời của các cơ sở hạ tầng mạng tiện ích và vận tải. Tuy nhiên, nếu không có hành động, lượng khí thải nhà kính do việc tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng của các mạng truy cập sẽ trở thành một mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường. Bài báo này trình bày tầm nhìn về một 'Thành phố Kỹ thuật số Bền vững' và xem xét các chiến lược để vượt qua những rào cản kinh tế và kỹ thuật mà các kỹ sư phải đối mặt trong việc phát triển cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) của một Thành phố Kỹ thuật số. Đặc biệt, tiêu thụ năng lượng của ICT, vốn đã trở thành vấn đề từ góc độ chi phí vận hành, hiện đang chiếm 3% tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu và đang tăng trưởng theo hướng không bền vững. Một thách thức lớn là thiết kế các mạng, hệ thống và thiết bị có thể kiểm soát tiêu thụ năng lượng của mạng không dây trong khi vẫn đáp ứng được sự gia tăng số lượng thuê bao và băng thông của các dịch vụ. Bài báo này cung cấp một số hướng nghiên cứu ban đầu để giải quyết thách thức lớn này. Hệ thống ăng-ten phân tán với vận chuyển tần số vô tuyến (RF) qua mạng phân phối sợi quang (hoặc không dây quang trong các môi trường thuận lợi) được xác định là phù hợp nhất cho truy cập không dây trong các môi trường đô thị đông đúc mà trong đó dự kiến sẽ có một Thành phố Kỹ thuật số từ góc độ tiêu thụ năng lượng. Kiến trúc này tương tự như Radio-over-Fibre, đã được đồng nghĩa trong hàng thập kỷ qua với vận chuyển RF qua các liên kết quang học phát hiện trực tiếp điều chế cường độ tương tự. Tuy nhiên, trong bài báo này, có ý kiến rằng việc vận chuyển quang kỹ thuật số đồng bộ RF mang lại hứa hẹn lớn hơn so với cách tiếp cận truyền thống. Thành phần của các kênh không dây và quang sau đó là tuyến tính, điều này giúp giảm bớt các tác vụ xử lý tín hiệu số và cho phép các giao thức không dây mạnh mẽ được sử dụng nativity từ đầu đến cuối, điều này mang lại lợi ích về khả năng và hiệu quả năng lượng. Các lập luận được hỗ trợ bởi các nghiên cứu mô phỏng về hệ thống ăng-ten phân tán và các liên kết Radio-over-Fibre số đồng bộ.
Từ khóa
#Thành phố Kỹ thuật số #Bền vững #Truy cập không dây #Tiêu thụ năng lượng #Hệ thống ăng-ten phân tán #Radio-over-FibreTài liệu tham khảo
citation_journal_title=IEEE Commun Mag; citation_title=Beyond 3G: vision, requirements, and enabling technologies; citation_author=Y Kim, BJ Jeong, J Chung, C-S Hwang, JS Ruy, K-H Kim, YK Kim; citation_volume=41; citation_publication_date=2003; citation_pages=120-124; citation_id=CR1
Novak D (2004) Fiber optics in wireless applications. In: Optical fibre communications conference (OFC 2004), short course, p 217
citation_title=Radio over fibre systems for mobile applications; citation_inbook_title=Radio over fiber technologies for mobile communication networks; citation_publication_date=2002; citation_id=CR3; citation_author=D Wake; citation_publisher=Artech House, Inc.
citation_journal_title=IEEE J Lightwave Technol; citation_title=Microwave photonics; citation_author=J Yao; citation_volume=27; citation_issue=3; citation_publication_date=2009; citation_pages=314-335; citation_doi=10.1109/JLT.2008.2009551; citation_id=CR4
citation_journal_title=IEEE J Lightwave Technol; citation_title=Microwave photonics; citation_author=AJ Seeds, KJ Williams; citation_volume=24; citation_issue=12; citation_publication_date=2006; citation_pages=4628-4641; citation_doi=10.1109/JLT.2006.885787; citation_id=CR5
citation_journal_title=J Lightwave Technol; citation_title=Radio over fiber for pico cellular network architectures; citation_author=M Sauer, A Kobyakov, J George; citation_volume=25; citation_issue=11; citation_publication_date=2007; citation_pages=3301-3320; citation_doi=10.1109/JLT.2007.906822; citation_id=CR6
Smart Cities Workshop (2009) EUROCITIES. Brussels, 16–17 Nov
Statistics Canada (2012) Population, urban and rural, by province and territory (Ontario).
http://www.statcan.gc.ca/tables-tableaux/sum-som/l01/cst01/demo62g-eng.htm
. Accessed Oct 2012
http://www.urenio.org
. Accessed Aug 2012
http://www-03.ibm.com/innovation/us/thesmartercity
. Accessed Aug 2012
http://www.greenbusinesstimes.com/2010/04/27/siemens-city-of-the-future
. Accessed Aug 2012
http://www.meaningfulinnovation.philips.com/Livable-Cities
. Accessed Aug 2012
NiCE Networking Intelligent Cities for Energy Efficiency (2011–2014).
http://www.eurocities.eu/eurocities/activities/projects/NiCE-Networking-intelligent-Cities-for-Energy-Efficiency
. Accessed Aug 2012
Pickavet M, Tucker R (2008) Network solutions to reduce the energy footprint of ICT. In: European conference on optical communications (ECOC 2008), Brussels, Belgium, 21–25 Sept 2008
http://www.itac.ca/uploads/events/greenict-april27-2010/CharlesDespinsPresentation.pdf
Marsan MA, Chiaraviglio L, Ciullo D, Meo M (2009) Optimal energy savings in cellular access networks. In: IEEE international conference on communications workshops (ICC workshops), 14–18 June 2009
Cucchietti F, Griffa G, Radice L (2007) Eco-efficiency indicator: an operator’s energy performance indicator. In: 29th international telecommunications energy conference (INTELEC), 30 Sept–4 Oct 2007, pp 743–748
European Commission Joint Research Center (2010) Major ICT companies join European Commission initiative to reduce electricity consumption, 28 Sept 2010.
www.eurekalert.org/pub-releases/2010-09/ecjr-mic092810.php
. Accessed Aug 2012
An Inefficient Truth (2007) Global action plan.
http://www.globalactionplan.org.uk/green-it
. Accessed Aug 2012
Asami T, Namiki S (2008) Energy consumption targets for network systems. In: European conference on optical communications (ECOC 2008), Brussels, Belgium
Walker M (2008) Surfing the green wave in telecom. OVUM
Cooperson D, Mazur J, Walker M (2009) Increased focus on network power consumption to lower OpEx, Go Green. OVUM
Jevon’s Paradox Wikipedia.
http://en.wikipedia.org/wiki/Jevons-paradox
. Accessed Aug 2012
http://www.iisd.org/
. Accessed Aug 2012
http://www.canarie.ca/
. Accessed Aug 2012
Foll LS (2008) TIC et Énergétique: Techniques d’estimation de consommation sur la hauteur, la structure et l’évolution de l’impact des TIC en France. Version publique. PhD Thesis, Institut National des Télécommunications (Telecom and Management SudParis)
Gladisch A, Lange C, Leppla R (2008) Power efficiency of optical vs electronic access networks.. In: European conference on optical communications (ECOC 2008), Brussels, Belgium, 21–25 Sept 2008
Alping A (2010). Researcher, Principal, Broadband Interconnects at Ericsson AB, Sweden. Private Communication
www.greentouch.org
EARTH ‘Energy-aware radio and neTwork technologies’ (2010–2012) Improving the energy efficiency of wireless networks through cognitive and reconfigurable radio technology.
www.ict-earth.eu
OPERA-Net I (2008–2011) Optimising power efficiency in mobile radio networks.
http://opera-net.org
OPERA Net II (2011–2014) Optimising power efficiency in mobile radio networks 2.
www.celtic-initiative.org/Projects/Celtic-Plus-Projects/2011/OPERA-NET2/operanet2-default.asp
European Network of Excellence TREND Towards real energy-efficient network design.
www.fp7-trend.eu
(see WP2 on energy efficient access networks)
Etoh M, Ohya T, Nakayama Y (2008) Energy consumption issues on mobile network systems. In: International symposium on applications and the internet, (SAINT), 28 July–1 Aug 2008, pp 365–368
Chow P, Karim A, Fung V, Dietrich C (1994) Performance advantages of distributed antennas in indoor wireless communication systems. In: IEEE 44th vehicular technology conference, vol 3, pp 1522–1526
Richter F, Fehske AJ, Fettweis GP (2009) Energy efficiency aspects of base station deployment strategies for cellular networks. In: IEEE 70th vehicular technology conference fall (VTC 2009-Fall), 20–23 Sept 2009, pp 1–5
citation_title=Chapter 1: introduction to 60 GHz and chapter 2: 60 GHz channel characterizations and modeling; citation_inbook_title=60 GHz technology for Gbps WLAN and WPAN: from theory to practice; citation_publication_date=2011; citation_id=CR37; citation_author=S-K Yong; citation_author=P Xia; citation_author=AV Garcia; citation_publisher=Wiley
Ebert J, Burns B, Wolisz A (2002) A trace-based approach for determining the energy consumption of a WLAN network interface. In: Proc. of European wireless, Florence, Italy
Josse Y, Fracasso B, Lucarz F, Pajusco P (2011) Model for energy efficiency in radio over fiber distributed indoor antenna Wi-Fi network. In: WPMC’11: 14th international symposium on wireless personal multimedia communications, Brest, France, 3–7 Oct 2011
Weiss M, Stohr A, Huchard M, Fedderwitz S, Charbonnier B, Rymanov V, Babiel S, Jager D (2008) 60 GHz Radio-over-Fibre wireless system for bridging 10 Gb/s ethernet links.. In: European conference on optical communication (ECOC 2008), 21–25 Sept 2008, pp 1–2
Bikiny A, Bourreau D, Karnfelt C, Ney M (2011) Antenne cornet en technologie mousse pour une application radio sur fibre a 60 GHz. In: JNM 2011: Journées Nationales Micro-ondes, Brest, France, 18–20 May 2011
citation_journal_title=IEEE Veh Technol Mag; citation_title=Radio-over-Fibre architectures; citation_author=J Guillory, S Meyer, I Sianud, AM Ulmer-moll, B Charbonnier, A Pizzinat, C Algani; citation_volume=5; citation_issue=3; citation_publication_date=2010; citation_pages=3038; citation_doi=10.1109/MVT.2010.937847; citation_id=CR42
citation_journal_title=IEEE J Lightw Technol; citation_title=A 60 GHz wireless home area network with radio over fibre repeaters; citation_author=J Guillory, E Tanguy, A Pizzinat, B Charbonnier, S Meyer, C Algani, H Li; citation_volume=29; citation_issue=16; citation_publication_date=2011; citation_pages=2482-2488; citation_doi=10.1109/JLT.2011.2159776; citation_id=CR43
Guillory J, Tanguy E, Pizzinat A, Charbonnier B, Meyer S, Li HW, Algani C (2011) Radio over fibre tunnel for 60 GHz wireless home network. In: Optical fibre communication conference (OFC 2011)
Guillory J, Pizzinat A, Charbonnier B, Algani C (2011) 60 GHz intermediate frequency over fibre using a passive multipoint-to-multipoint architecture. In: 16th European conference on networks and optical communications (NOC), pp 44–47
Guillory J, Richard F, Guignard P, Pizzinat A, Meyer S, Charbonnier B , Guillo L, Algani C, Li HW, Tanguy E (2011) Towards a multiservice and multiformat optical home area network. In: 14th ITG conference on electronic media technology (CEMT), pp 1–6
IEEE Standard for Information Technology—Telecommunica- tions and information exchange between systems—Local and metropolitan area networks—Specific requirements. Part 15.3: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs), Amendment 2: Millimetre wave-based Alternative Physical Layer Extension, IEEE Standard 802.15.3c-2009 (Amendment to IEEE Std 802.15.3-2003), pp. C1–187, Oct. 12, 2009
citation_journal_title=Opt Express; citation_title=Two-dimensional optical phased array antenna on silicon-on-insulator; citation_author=K Van Acoleyen, H Rogier, R Baets; citation_volume=18; citation_issue=13; citation_publication_date=2010; citation_pages=13655-13660; citation_doi=10.1364/OE.18.013655; citation_id=CR48
citation_journal_title=IEEE J Sel Areas Commun; citation_title=From theory to practice: an overview of MIMO space-time coded wireless systems; citation_author=D Gesbert, M Shafi, D-S Shiu, PJ Smith, A Naguib; citation_volume=21; citation_issue=3; citation_publication_date=2003; citation_pages=281-302; citation_doi=10.1109/JSAC.2003.809458; citation_id=CR49
citation_journal_title=J Lightw Technol; citation_title=Fiber-wireless networks and subsystem technologies; citation_author=C Lim, A Nirmalathas, M Bakaul, P Gamage, K-L Lee, Y Yang, D Novak, R Waterhouse; citation_volume=28; citation_issue=4; citation_publication_date=2010; citation_pages=390-404; citation_doi=10.1109/JLT.2009.2031423; citation_id=CR50
citation_journal_title=IEEE Photonics Technol Lett; citation_title=Highly linear radio-over-riber system incorporating a single-drive dual-parallel Mach–Zehnder modulator; citation_author=S Li, X Zheng; citation_volume=22; citation_issue=24; citation_publication_date=2010; citation_pages=1775-1777; citation_doi=10.1109/LPT.2010.2082516; citation_id=CR51
citation_journal_title=IEEE Wirel Commun; citation_title=Analysis of and compensation for non-ideal RoF links in DAS [coordinated and distributed MIMO]; citation_author=A Hekkala, M Lasanen, I Harjula, LC Vieira, NJ Gomes, A Nkansah, S Bittner, F Diehm, V Kotzsch; citation_volume=17; citation_issue=3; citation_publication_date=2010; citation_pages=52-59; citation_doi=10.1109/MWC.2010.5490979; citation_id=CR52
citation_journal_title=IEEE J Quantum Electron; citation_title=Photodiodes with monolithically integrated Wilkinson power combiner; citation_author=Y Fu, H Pan, JC Campbell; citation_volume=46; citation_issue=4; citation_publication_date=2010; citation_pages=541-545; citation_doi=10.1109/JQE.2009.2035058; citation_id=CR53
Bach H-G (2007) Ultrafast efficient photodiodes exceeding 100 GHz bandwidth (Invited). In: 2007 international conference on indium phosphide and related materials, Matsue, Japan, 14–18 May 2007, pp 71–76
citation_journal_title=IEEE Trans Microwave Theor Tech; citation_title=Chromatic dispersion in fiber-optic microwave and millimeter-wave links; citation_author=U Gliese, S Ngrskov, TN Nielsen; citation_volume=44; citation_issue=10; citation_publication_date=1996; citation_pages=1716-1724; citation_doi=10.1109/22.538964; citation_id=CR55
citation_journal_title=IEEE Trans Microwave Theor Tech; citation_title=Multichannel digitized RF-over-Fiber transmission based on bandpass sampling and FPGA; citation_author=Y Yang, C Lim, A Nirmalathas; citation_volume=58; citation_issue=11; citation_publication_date=2010; citation_pages=3181-3188; citation_doi=10.1109/TMTT.2010.2075450; citation_id=CR56
Yang Y, Lim C, Nirmalathas A (2011) Comparison of energy consumption of integrated optical wireless access networks. In: Optical Fibre Communications (OFC 2011), paper JWA82
citation_journal_title=IEEE Photonics Technol Lett; citation_title=Coherent optical phase-modulation link; citation_author=TR Clark, ML Dennis; citation_volume=19; citation_issue=16; citation_publication_date=2007; citation_pages=1206-1208; citation_doi=10.1109/LPT.2007.901702; citation_id=CR58
citation_journal_title=IEEE Photonics Technol Lett; citation_title=Experimental 2.5-Gb/s QPSK WDM phase-modulated radio-over-fiber link with digital demodulation by a k-means algorithm; citation_author=NG Gonzalez, D Zibar, A Caballero, IT Monroy; citation_volume=22; citation_issue=5; citation_publication_date=2010; citation_pages=335-337; citation_doi=10.1109/LPT.2009.2039640; citation_id=CR59
citation_journal_title=J Lightwave Technol; citation_title=High-capacity 60 GHz and 75110 GHz band links employing all-optical OFDM generation and digital coherent detection; citation_author=A Caballero, D Zibar, R Sambaraju, J Martí, IT Monroy; citation_volume=30; citation_issue=1; citation_publication_date=2012; citation_pages=147-155; citation_doi=10.1109/JLT.2011.2177637; citation_id=CR60
citation_journal_title=IEEE J Sel Areas Quantum Electron; citation_title=Real-time implementation of digital signal processing for coherent optical digital communication systems; citation_author=A Leven, N Kaneda, S Corteselli; citation_volume=16; citation_issue=5; citation_publication_date=2010; citation_pages=1227-1234; citation_doi=10.1109/JSTQE.2010.2044977; citation_id=CR61
citation_journal_title=IEEE J Sel Areas Quantum Electron; citation_title=Digital coherent optical receivers: algorithms and subsystems; citation_author=SJ Savory; citation_volume=16; citation_issue=5; citation_publication_date=2010; citation_pages=1164-1170; citation_doi=10.1109/JSTQE.2010.2044751; citation_id=CR62
citation_journal_title=J Lightwave Technol; citation_title=Performance impairments in single-mode Radio-Over-Fiber systems due to MAC constraints; citation_author=B Kalantari-Sabet, M Mieku, NJ Gomes, JE Mitchell; citation_volume=26; citation_issue=15; citation_publication_date=2008; citation_pages=2540-2548; citation_doi=10.1109/JLT.2008.927158; citation_id=CR63
citation_journal_title=J Lightwave Technol; citation_title=A true-time delay beamforming system incorporating a wavelength tunable optical phase-lock loop; citation_author=H Rideout, J Seregelyi, JP Yao; citation_volume=25; citation_issue=7; citation_publication_date=2007; citation_pages=1761-1769; citation_doi=10.1109/JLT.2007.899189; citation_id=CR64
citation_journal_title=J Opt Commun Netw; citation_title=Dual-wavelength InAlGaAsInP laterally coupled distributed feedback laser; citation_author=F Pozzi, RMDL Rue; citation_volume=1; citation_issue=4; citation_publication_date=2006; citation_pages=324-330; citation_id=CR65