Sa razvojem komunikacionih mreža ka širokopojasnom i mobilnosti, bežični komunikacioni sistem optičkih vlakana (ROF) integriše komunikaciju optičkim vlaknima i bežičnu komunikaciju, dajući punu igru prednostima širokopojasnog pristupa i sprečavanja smetnji optičkih vlakana, kao i bežične komunikacije . Pogodne i fleksibilne karakteristike zadovoljavaju potrebe ljudi za širokopojasnim pristupom. Rana ROF tehnologija je uglavnom bila posvećena pružanju usluga bežičnog prenosa visoke frekvencije, kao što je prenos optičkim vlaknima milimetarskog talasa. Sa razvojem i zrelošću ROF tehnologije, ljudi su počeli proučavati hibridne žičane i bežične prijenosne mreže, odnosno sisteme bežične komunikacije s optičkim vlaknima (ROF) koji istovremeno pružaju žičane i bežične usluge. Sa brzim razvojem radio komunikacija, nedostatak resursa spektra postaje sve izraženiji. Kako poboljšati korištenje spektra u uvjetima ograničenih bežičnih resursa kako bi se ublažila kontradikcija između ponude i potražnje resursa spektra, postao je problem koji treba riješiti u komunikacijskom polju. Kognitivni radio (CR) je inteligentna tehnologija dijeljenja spektra. Može efektivno poboljšati korištenje resursa spektra kroz “sekundarnu upotrebu” ovlaštenog spektra, i postao je žarište istraživanja u oblasti komunikacija. U 802.11 bežičnoj lokalnoj mreži [1], 802.16 gradskoj mreži [2] i 3G mobilnoj komunikacijskoj mreži [3] počele su proučavati primjenu kognitivne radio tehnologije za poboljšanje kapaciteta sistema, te su počele proučavati primjenu ROF tehnologija za postizanje mješovitog prijenosa različitih poslovnih signala[4]. Kognitivne radio-bazirane bežične komunikacijske mreže s optičkim vlaknima koje prenose žičane i bežične signale su trend razvoja budućih komunikacijskih mreža. Hibridni prenosni ROF sistem zasnovan na kognitivnoj radio tehnologiji suočava se sa mnogim novim izazovima, kao što su dizajn mrežne arhitekture, dizajn protokola slojeva, generisanje žičanih i bežičnih modulisanih signala zasnovanih na više usluga, upravljanje mrežom i identifikacija modulisanih signala.
1 Kognitivna radio tehnologija
Kognitivni radio je efikasan način da se riješi nedostatak spektra i nedovoljna iskorištenost spektra. Kognitivni radio je inteligentan bežični komunikacioni sistem. Osjeti korištenje spektra okolnog okruženja i prilagođava svoje vlastite parametre adaptivno kroz učenje kako bi postigao efektivno korištenje. Resursi spektra i pouzdana komunikacija. Primjena kognitivnog radija je ključna tehnologija za realizaciju resursa spektra od fiksne do dinamičke alokacije. U kognitivnom radio sistemu, da bi se autorizovani korisnik (ili postao glavni korisnik) zaštitio od smetnji od strane podređenog korisnika (ili CR korisnika), funkcija detekcije spektra je da uoči da li postoji ovlašćeni korisnik. Korisnici kognitivnog radija mogu privremeno koristiti frekvencijski opseg kada se prati da se frekvencijski opseg koji koristi ovlašteni korisnik ne koristi. Kada se prati da je frekvencijski opseg ovlaštenog korisnika u upotrebi, korisnik CR pušta kanal ovlaštenom korisniku, čime se osigurava da korisnik CR ne ometa ovlaštenog korisnika. Stoga, kognitivna bežična komunikaciona mreža ima sljedeće istaknute karakteristike: (1) Primarni korisnik ima apsolutni prioritet pristupa kanalu. S jedne strane, kada ovlašteni korisnik ne zauzima kanal, sekundarni korisnik ima mogućnost da pristupi neaktivnom kanalu; kada se primarni korisnik ponovo pojavi, sekundarni korisnik treba na vrijeme napustiti kanal koji se koristi i vratiti kanal primarnom korisniku. S druge strane, kada glavni korisnik zauzme kanal, podređeni korisnik može pristupiti kanalu bez utjecaja na kvalitet usluge glavnog korisnika. (2) CR komunikacioni terminal ima funkcije percepcije, upravljanja i prilagođavanja. Prvo, CR komunikacioni terminal može uočiti frekventni spektar i okruženje kanala u radnom okruženju, i odrediti dijeljenje i alokaciju resursa spektra prema određenim pravilima prema rezultatima detekcije; s druge strane, CR komunikacioni terminal ima mogućnost prilagođavanja radnih parametara na mreži, kao što je promjena. Parametri prijenosa kao što su frekvencija nosioca i metoda modulacije mogu se prilagoditi promjenama u okruženju. U kognitivnim bežičnim komunikacijskim mrežama, detekcija spektra je ključna tehnologija. Uobičajeni algoritmi za detekciju spektra uključuju detekciju energije, detekciju usklađenog filtera i metode detekcije ciklostacionarnih karakteristika. Ove metode imaju svoje prednosti i nedostatke. Performanse ovih algoritama zavise od prethodno dobijenih informacija. Postojeći algoritmi za detekciju spektra su: usklađeni filter, detektor energije i metode detektora karakteristika. Usklađeni filter se može primijeniti samo kada je glavni signal poznat. Detektor energije se može primijeniti u situaciji kada je glavni signal nepoznat, ali se njegove performanse pogoršavaju kada se koristi kratko vrijeme sensiranja. Zato što je glavna ideja detektora karakteristika korištenje ciklostacionarnosti signala za detekciju kroz funkciju spektralne korelacije. Šum je širok stacionarni signal i nema korelaciju, dok je modulirani signal koreliran i ciklostacionaran. Stoga, spektralna korelacija može razlikovati energiju šuma i energiju moduliranog signala. U okruženju s neizvjesnom bukom, performanse detektora karakteristika su bolje od detektora energije. Performanse detektora karakteristika pod niskim odnosom signal-šum su ograničene, imaju visoku računsku složenost i zahtevaju dugo vreme posmatranja. Ovo smanjuje protok podataka CR sistema. Sa razvojem bežične komunikacijske tehnologije, resursi spektra postaju sve napetiji. Budući da CR tehnologija može ublažiti ovaj problem, CR tehnologiji je posvećena pažnja u bežičnim komunikacijskim mrežama, a mnogi standardi bežičnih komunikacijskih mreža uveli su kognitivnu radio tehnologiju. Kao što su IEEE 802.11, IEEE 802.22 i IEEE 802.16h. U 802.16h sporazumu, postoji važan sadržaj dinamičkog odabira spektra kako bi se olakšalo WiMAX-ovo korištenje radio i televizijskih frekvencijskih opsega, a njegova osnova je tehnologija senzora spektra. U međunarodnom standardu IEEE 802.11h za bežične lokalne mreže uvedena su dva važna koncepta: dinamički odabir spektra (DFS) i kontrola snage odašiljanja (TPC), a kognitivni radio je primijenjen na bežične lokalne mreže. U standardu 802.11y, tehnologija ortogonalnog frekventnog multipleksiranja (OFDM) se koristi za pružanje raznih opcija propusnog opsega, koje mogu postići brzo prebacivanje širine pojasa. WLAN (bežična lokalna mreža) sistemi mogu iskoristiti karakteristike OFDM-a kako bi izbjegli izbjegavanje prilagođavanjem propusnog opsega i parametara snage prijenosa. Ometati druge korisnike koji rade u ovom frekvencijskom opsegu. Budući da bežični sistem sa optičkim vlaknima ima prednosti širokog propusnog opsega komunikacije optičkim vlaknima i fleksibilnih karakteristika bežične komunikacije, on se široko koristi. Posljednjih godina pažnju je privukao prijenos radiofrekventnih kognitivnih WLAN signala u optičkim vlaknima. Autor literature [5-6] je predložio da se ROF sistem kognitivni radio signali prenose po arhitekturi, a simulacijski eksperimenti pokazuju da su performanse mreže poboljšane.
2 Arhitektura bežičnog prenosnog sistema zasnovana na hibridnim optičkim vlaknima
Kako bi se zadovoljile potrebe multimedijalnih usluga za prijenos videa, nova tehnologija fiber-to-the-home (FFTH) u nastajanju postat će vrhunska tehnologija širokopojasnog pristupa, a pasivna optička mreža (PON) je postala fokus pažnje kada se pojavi out. Budući da su uređaji koji se koriste u PON mreži pasivni uređaji, njima nije potrebno napajanje, mogu biti imuni na utjecaj vanjskih elektromagnetnih smetnji i munje, mogu ostvariti transparentan prijenos usluga i imaju visoku pouzdanost sistema. PON mreže uglavnom uključuju pasivne optičke mreže s vremenskim multipleksiranjem (TDM-PON) i pasivne optičke mreže s multipleksiranjem po talasnim dužinama (WDM-PON). U poređenju sa TDM-PON-om, WDM-PON ima karakteristike ekskluzivnog korisničkog opsega i visoke sigurnosti, postajući najpotencijalnija optička pristupna mreža u budućnosti. Slika 1 prikazuje blok dijagram WDM-PON sistema.