VCSEL-based transmission system for optical and RF convergence in automotive applications

In recent years, the number of devices connected to internet has widely increased. With the development of the iOT and the growth of 5G network, more and more devices need a fast and cheap way for connecting and interfacing. All these devices will be connected to the network through radio transmission and the network will integrate optical communications systems. In this perspective, the optical and radio convergence will have a key role. The aim of this work was to build fully transmission system for the connected vehicle: the system is constituted by a radio part and an optical network. The radio part was made through electronics modular components and it was designed for transmitting an OFDM at 3.5 GHz, one of the frequencies used by 5G. Regarding the optical network, the most prominent feature is constituted by the type of the lase: a VCSEL with a peak-wavelength of 1550 nm. Nowadays, the electro-optical conversion in WAN is performed through DFB lasers, that are an expensive technology respect to VCSELs. Actually, VCSELs are used mainly for application at 850 nm like short-range optical storage area networks (SANs). Only in the last years VCSELs at 1550 nm were developed and actually they are rarely used for fiber transmission in WAN. In this work, a 1550 nm VCSEL was characterized and used in the transmission system for the optical and RF convergence.

Negli ultimi anni, il numero dei dispositivi connessi a internet è notevolmente aumento. Con lo sviluppo del iOT e la crescita delle reti 5G, sempre più dispositivi necessitano di connettersi ed interfacciarsi velocemente e a basso prezzo. Tutti questi dispositivi saranno connessi alla rete attraverso trasmissioni radio e, a sua volta, la rete integrerà sistemi di comunicazione ottica. In questa prospettiva, la convergenza radio e ottica avrà un ruolo chiave. Lo scopo di questo lavoro è stato costruire un sistema di trasmissione completo per il veicolo connesso: il sistema è costituito da una parte RF e da una rete ottica. La parte radio è stata costruita attraverso componenti elettronici modulari ed è stata progettata per trasmettere una OFDM a 3,5 GHz, una delle frequenze usate dal 5G. Per quanto concerne la rete ottica, la caratteristica più importante è costituita dal tipo di laser utilizzato: un VCSEL con una lunghezza d’onda di picco di 1550 nm. Al giorno d’oggi, la conversione elettro-ottica nelle reti WAN viene eseguita attraverso laser DFB, che costituiscono una tecnologia più costosa rispetto ai VCSEL. Attualmente, i VCSEL sono utilizzati principalmente per applicazioni a 850 nm come le SAN (Storage Area Network) a corto raggio. Solo negli ultimi anni sono stati sviluppati VCSEL a 1550 nm e normalmente non vengono utilizzati per la trasmissione in fibra nelle reti ottiche WAN. In questo lavoro, un VCSEL a 1550 nm è stato caratterizzato e utilizzato nel sistema di trasmissione per la convergenza radio e ottica.