С развитието на комуникационните мрежи към широколентов достъп и мобилност, безжичната комуникационна система с оптични влакна (ROF) интегрира комуникация с оптични влакна и безжична комуникация, като дава пълна възможност за предимствата на широколентовата връзка и защитата от смущения на линиите с оптични влакна, както и безжичната комуникация . Удобните и гъвкави характеристики отговарят на търсенето на хората за широколентов достъп. Ранната ROF технология беше посветена главно на предоставянето на високочестотни услуги за безжично предаване, като предаване на оптични влакна с милиметрови вълни. С развитието и зрелостта на технологията ROF хората започнаха да изучават хибридни жични и безжични предавателни мрежи, тоест системи за безжична комуникация с оптични влакна (ROF), които предоставят кабелни и безжични услуги едновременно. С бързото развитие на радиокомуникациите недостигът на радиочестотни ресурси става все по-осезаем. Как да се подобри използването на спектъра при условие на ограничени безжични ресурси, за да се облекчи противоречието между предлагането и търсенето на ресурси от спектъра, се превърна в проблем, който трябва да бъде разрешен в комуникационната област. Когнитивното радио (CR) е интелигентна технология за споделяне на спектъра. Той може ефективно да подобри използването на ресурсите на спектъра чрез „вторично използване“ на разрешен спектър и се е превърнал в изследователска гореща точка в областта на комуникациите. В 802.11 безжична локална мрежа [1], 802.16 градска мрежа [2] и 3G мобилна комуникационна мрежа [3] започнаха да изучават приложението на когнитивната радио технология за подобряване на капацитета на системата и започнаха да изучават приложението на ROF технология за постигане на смесено предаване на различни бизнес сигнали [4]. Когнитивните радио базирани безжични комуникационни мрежи с оптични влакна, които предават кабелни и безжични сигнали, са тенденцията на развитие на бъдещите комуникационни мрежи. ROF системата за хибридно предаване, базирана на когнитивна радиотехнология, е изправена пред много нови предизвикателства, като проектиране на мрежова архитектура, проектиране на протокол на ниво, генериране на кабелни и безжични модулирани сигнали на базата на множество услуги, управление на мрежата и идентифициране на модулирани сигнали.
1 Когнитивна радиотехнология
Когнитивното радио е ефективен начин за решаване на липсата на спектър и недостатъчното използване на спектъра. Когнитивното радио е интелигентна безжична комуникационна система. Той усеща използването на спектъра на заобикалящата среда и настройва собствените си параметри адаптивно чрез обучение, за да постигне ефективно използване. Спектърни ресурси и надеждна комуникация. Прилагането на когнитивно радио е ключова технология за реализиране на ресурса на спектъра от фиксирано разпределение към динамично разпределение. В системата за когнитивно радио, за да се защити оторизиран потребител (или да стане главен потребител) от смущения от подчинен потребител (или потребител на CR), функцията на спектърното отчитане е да възприеме дали съществува оторизиран потребител. Потребителите на когнитивно радио могат временно да използват честотната лента, когато се наблюдава, че честотната лента, използвана от оторизирания потребител, не се използва. Когато се следи, че честотната лента на оторизирания потребител се използва, потребителят на CR освобождава канала на оторизирания потребител, като по този начин гарантира, че потребителят на CR не пречи на оторизирания потребител. Следователно когнитивната безжична комуникационна мрежа има следните основни характеристики: (1) Първичният потребител има абсолютен приоритет за достъп до канала. От една страна, когато оторизираният потребител не заема канала, вторичният потребител има възможност за достъп до неактивния канал; когато първичният потребител се появи отново, вторичният потребител трябва да излезе от използвания канал навреме и да върне канала на основния потребител. От друга страна, когато главният потребител заема канала, подчиненият потребител може да получи достъп до канала, без да се засяга качеството на услугата на главния потребител. (2) Комуникационният терминал CR има функции за възприемане, управление и настройка. Първо, комуникационният терминал CR може да възприеме честотния спектър и средата на канала в работната среда и да определи споделянето и разпределението на ресурсите на спектъра според определени правила според резултатите от откриването; от друга страна, комуникационният терминал CR има способността да регулира работните параметри онлайн, като промяна на параметрите на предаване, като носеща честота и метод на модулация, могат да се адаптират към промените в околната среда. В когнитивните безжични комуникационни мрежи разпознаването на спектъра е ключова технология. Често използваните алгоритми за отчитане на спектъра включват откриване на енергия, откриване на съвпадащ филтър и методи за откриване на циклостационарни характеристики. Тези методи имат своите предимства и недостатъци. Ефективността на тези алгоритми зависи от предварително получената информация. Съществуващите алгоритми за отчитане на спектъра са: съвпадащ филтър, детектор на енергия и методи за детектор на характеристики. Съвпадащият филтър може да се приложи само когато основният сигнал е известен. Енергийният детектор може да се приложи в ситуация, при която основният сигнал е неизвестен, но работата му се влошава, когато се използва кратко време за засичане. Тъй като основната идея на детектора на характеристики е да използва циклостационарността на сигнала за откриване чрез функцията за спектрална корелация. Шумът е широк стационарен сигнал и няма корелация, докато модулираният сигнал е корелиран и циклостационарен. Следователно функцията за спектрална корелация може да различи енергията на шума и енергията на модулирания сигнал. В среда с несигурен шум производителността на детектора на характеристиките е по-добра от тази на енергийния детектор. Производителността на детектора на признаци при ниско съотношение сигнал/шум е ограничена, има висока изчислителна сложност и изисква дълго време за наблюдение. Това намалява пропускателната способност на CR системата. С развитието на безжичните комуникационни технологии ресурсите на спектъра стават все по-напрегнати. Тъй като CR технологията може да облекчи този проблем, на CR технологията е обърнато внимание в безжичните комуникационни мрежи и много стандарти за безжични комуникационни мрежи са въвели когнитивна радио технология. Като IEEE 802.11, IEEE 802.22 и IEEE 802.16h. В споразумението 802.16h има важно съдържание на динамичния избор на спектъра, за да се улесни използването на радио и телевизионни честотни ленти от WiMAX, а основата му е технологията за наблюдение на спектъра. В международния стандарт IEEE 802.11h за безжични локални мрежи са въведени две важни концепции: динамичен избор на спектър (DFS) и контрол на мощността на предаване (TPC), а когнитивното радио е приложено към безжичните локални мрежи. В стандарта 802.11y технологията за мултиплексиране с ортогонално разделяне на честотите (OFDM) се използва за предоставяне на различни опции за честотна лента, които могат да постигнат бързо превключване на честотната лента. Системите WLAN (безжична локална мрежа) могат да се възползват от характеристиките на OFDM, за да избегнат избягването чрез регулиране на честотната лента и параметрите на мощността на предаване. Пречи на други потребители, работещи в тази честотна лента. Тъй като безжичната система с оптични влакна има предимствата на широката честотна лента на комуникация с оптични влакна и гъвкавите характеристики на безжичната комуникация, тя е широко използвана. През последните години предаването на радиочестотни когнитивни WLAN сигнали в оптични влакна привлече вниманието. Авторът на литературата [5-6] предлага когнитивните радиосигнали на системата ROF да се предават под архитектурата, а симулационните експерименти показват, че производителността на мрежата е подобрена.
2 Архитектура на безжична система за хибридно оптично влакно, базирана на ROF
За да отговори на нуждите на мултимедийните услуги за видео предаване, нововъзникващите влакна до дома (FFTH) ще се превърнат в най-добрата технология за широколентов достъп, а пасивната оптична мрежа (PON) се превърна в центъра на вниманието, след като дойде навън. Тъй като устройствата, използвани в мрежата PON, са пасивни устройства, те не се нуждаят от захранване, могат да бъдат имунизирани срещу влиянието на външни електромагнитни смущения и светкавици, могат да постигнат прозрачно предаване на услуги и имат висока системна надеждност. PON мрежите включват главно пасивни оптични мрежи с разделяне по време (TDM-PON) и пасивни оптични мрежи с разделяне по дължина на вълната (WDM-PON). В сравнение с TDM-PON, WDM-PON има характеристиките на изключителна потребителска честотна лента и висока сигурност, превръщайки се в най-потенциалната оптична мрежа за достъп в бъдеще. Фигура 1 показва блоковата диаграма на WDM-PON системата.