To accommodate the continual growth of mobile data traffic, it is necessary to install more and more base stations within the same service coverage area. For this purpose, the architecture of the radio access network (RAN) has recently been evolved from the distributed radio access network (DRAN) to the centralized radio access network (CRAN). In the CRAN architecture, only the simple remote radio heads (RRHs) remain at the base stations while the complicate baseband units (BBUs), which inevitably require large maintenance costs, are moved to the central offices. However, the major problem of this CRAN architecture is that the required transmission capacity of the mobile fronthaul network, used for the connections between BBUs and RRHs, is much higher than the actual mobile data traffic (by more than 10 times). As a result, this problem becomes more severe as the actual mobile data traffic is increased. For example, the required transmission capacity of the mobile fronthaul network to support a 4G base station is about 22 Gb/s. However, this capacity should be increased to several hundreds of Gb/s to support a 5G base station and several Tb/s for a 6G base station. It would be unrealistic to implement such a high-capacity mobile fronthaul network by using the complicate techniques used in the long-haul fiber-optic transmission systems. In this dissertation, various practical techniques (based on both the analog and digital transmissions) have been proposed for the cost-effective implementation of the next-generation mobile fronthaul networks
모바일 데이터 트래픽의 폭발적인 증가를 효율적으로 수용하기 위해서는 동일한 서비스 가능 지역 내에 더욱 많은 기지국을 포설할 필요가 있다. 이를 위하여 최근 모바일 프론트홀 네트워크의 구조는 DRAN에서 CRAN으로 변화되었다. CRAN 구조에서는 간단한 옥외 장비인 RRH만이 무선 기지국에 설치되며 지속적인 유지/보수가 필요한 BBU는 중앙 국사로 이전되므로 무선 기지국의 대규모 설치로 인하여 발생하는 비용이 크게 절감될 수 있다. 그러나 CRAN 구조를 사용하는 경우 BBU와 RRH간의 연결을 위한 모바일 프론트홀 네트워크에서 요구되는 전송용량이 실제 모바일 데이터 트래픽에 비해 수십배 이상 증가한다는 문제가 있으며, 이러한 문제는 모바일 데이터 트래픽이 증가함에 따라 필연적으로 더욱 심각해진다. 예를 들면, 4G 이동통신 시스템에서 각 무선 기지국을 연결하기 위한 모바일 프론트홀 네트워크의 전송 용량은 22 Gb/s 정도에 불과하였으나, 5G 이동통신 시스템의 경우 수백 Gb/s급으로 증가하게 되며, 6G급의 경우에는 수 Tb/s에 달할 것으로 예상된다. 이와 같은 차세대 대용량 모바일 프론트홀 네트워크를 현재 장거리 광통신 시스템에서 사용되고 있는 고가의 복잡한 기술들을 활용하여 구축하는 것은 경제적인 측면에서 비현실적이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 학위논문에서는 차세대 모바일 프론트홀 네트워크를 경제적으로 구축하기 위한 경제적이고 실용적인 아날로그 및 디지털 방식 광전송 기법을 제시하고 시연하고자 한다.
