Amb el desenvolupament de les xarxes de comunicació cap a la banda ampla i la mobilitat, el sistema de comunicació sense fils de fibra òptica (ROF) integra la comunicació de fibra òptica i la comunicació sense fils, donant ple joc als avantatges de la banda ampla i anti-interferències de les línies de fibra òptica, així com a la comunicació sense fils. . Les funcions còmodes i flexibles satisfan la demanda de banda ampla de la gent. La primera tecnologia ROF es va dedicar principalment a proporcionar serveis de transmissió sense fil d'alta freqüència, com ara la transmissió de fibra òptica d'ones mil·límetres. Amb el desenvolupament i la maduresa de la tecnologia ROF, la gent va començar a estudiar xarxes de transmissió híbrides per cable i sense fil, és a dir, sistemes de comunicació sense fil de fibra òptica (ROF) que proporcionen serveis amb cable i sense fil al mateix temps. Amb el ràpid desenvolupament de les comunicacions de ràdio, l'escassetat de recursos d'espectre s'ha fet cada cop més destacat. Com millorar la utilització de l'espectre amb la condició de recursos sense fil limitats per pal·liar la contradicció entre l'oferta i la demanda de recursos de l'espectre s'ha convertit en un problema a resoldre en l'àmbit de la comunicació. La ràdio cognitiva (CR) és una tecnologia intel·ligent per compartir espectre. Pot millorar eficaçment la utilització dels recursos de l'espectre mitjançant l'"ús secundari" de l'espectre autoritzat i s'ha convertit en un punt d'investigació en el camp de les comunicacions. A la xarxa d'àrea local sense fil 802.11 [1], la xarxa d'àrea metropolitana 802.16 [2] i la xarxa de comunicació mòbil 3G [3] han començat a estudiar l'aplicació de la tecnologia de ràdio cognitiva per millorar la capacitat del sistema i han començat a estudiar l'aplicació de Tecnologia ROF per aconseguir la transmissió mixta de diferents senyals comercials[4]. Les xarxes de comunicació sense fil de fibra òptica basades en ràdio cognitives que transmeten senyals per cable i sense fil són la tendència de desenvolupament de les xarxes de comunicació futures. El sistema ROF de transmissió híbrid basat en la tecnologia de ràdio cognitiva s'enfronta a molts nous reptes, com ara el disseny de l'arquitectura de xarxa, el disseny del protocol de capa, la generació de senyals modulats per cable i sense fil basats en múltiples serveis, gestió de xarxes i identificació de senyals modulats.
1 Tecnologia de ràdio cognitiva
La ràdio cognitiva és una manera eficaç de resoldre la manca d'espectre i la infrautilització de l'espectre. La ràdio cognitiva és un sistema de comunicació sense fil intel·ligent. Detecta la utilització de l'espectre de l'entorn i ajusta els seus propis paràmetres de manera adaptativa mitjançant l'aprenentatge per aconseguir una utilització efectiva. Recursos d'espectre i comunicació fiable. L'aplicació de la ràdio cognitiva és una tecnologia clau per realitzar el recurs d'espectre des de l'assignació fixa fins a l'assignació dinàmica. En el sistema de ràdio cognitiu, per tal de protegir un usuari autoritzat (o convertir-se en un usuari mestre) de la interferència d'un usuari esclau (o usuari de CR), la funció de la detecció d'espectre és percebre si existeix un usuari autoritzat. Els usuaris de ràdio cognitiva poden utilitzar temporalment la banda de freqüència quan es controla que la banda de freqüència utilitzada per l'usuari autoritzat no s'està utilitzant. Quan es controla que la banda de freqüència de l'usuari autoritzat està en ús, l'usuari CR deixa el canal a l'usuari autoritzat, assegurant així que l'usuari CR no interfereixi amb l'usuari autoritzat. Per tant, la xarxa de comunicació sense fil cognitiva té les següents característiques destacades: (1) L'usuari principal té prioritat absoluta per accedir al canal. D'una banda, quan l'usuari autoritzat no ocupa el canal, l'usuari secundari té l'oportunitat d'accedir al canal inactiu; quan l'usuari principal reapareix, l'usuari secundari hauria de sortir del canal en ús a temps i tornar el canal a l'usuari principal. D'altra banda, quan l'usuari mestre ocupa el canal, l'usuari esclau pot accedir al canal sense afectar la qualitat del servei de l'usuari mestre. (2) El terminal de comunicació CR té les funcions de percepció, gestió i ajust. En primer lloc, el terminal de comunicació CR pot percebre l'espectre de freqüència i l'entorn del canal a l'entorn de treball i determinar la compartició i l'assignació de recursos de l'espectre d'acord amb determinades regles segons els resultats de la detecció; d'altra banda, el terminal de comunicació CR té la capacitat d'ajustar els paràmetres de treball en línia, com ara canviar els paràmetres de transmissió, com ara la freqüència de la portadora i el mètode de modulació, poden adaptar-se als canvis de l'entorn. A les xarxes de comunicació sense fils cognitives, la detecció d'espectre és una tecnologia clau. Els algorismes de detecció de l'espectre que s'utilitzen habitualment inclouen la detecció d'energia, la detecció de filtres coincidents i els mètodes de detecció de característiques cicloestacionàries. Aquests mètodes tenen els seus propis avantatges i desavantatges. El rendiment d'aquests algorismes depèn de la informació prèvia obtinguda. Els algorismes de detecció de l'espectre existents són: mètodes de filtre coincident, detector d'energia i detector de característiques. El filtre coincident només es pot aplicar quan es coneix el senyal principal. El detector d'energia es pot aplicar a la situació en què es desconeix el senyal principal, però el seu rendiment es deteriora quan s'utilitza un temps de detecció curt. Perquè la idea principal del detector de característiques és utilitzar la cicloestacionarietat del senyal per detectar mitjançant la funció de correlació espectral. El soroll és un senyal estacionari ampli i no té correlació, mentre que el senyal modulat està correlacionat i cicloestacionari. Per tant, la funció de correlació espectral pot distingir l'energia del soroll i l'energia del senyal modulat. En un entorn amb soroll incert, el rendiment del detector de característiques és millor que el del detector d'energia. El rendiment del detector de funcions amb una relació senyal-soroll baixa és limitat, té una gran complexitat computacional i requereix un temps d'observació llarg. Això redueix el rendiment de dades del sistema CR. Amb el desenvolupament de la tecnologia de comunicació sense fil, els recursos de l'espectre són cada cop més tensos. Com que la tecnologia CR pot alleujar aquest problema, s'ha prestat atenció a la tecnologia CR a les xarxes de comunicació sense fil i molts estàndards de xarxes de comunicació sense fil han introduït la tecnologia de ràdio cognitiva. Com ara IEEE 802.11, IEEE 802.22 i IEEE 802.16h. A l'acord 802.16h, hi ha un contingut important de selecció dinàmica de l'espectre per facilitar l'ús de WiMAX de bandes de freqüència de ràdio i televisió, i la seva base és la tecnologia de detecció d'espectre. A l'estàndard internacional IEEE 802.11h per a xarxes d'àrea local sense fil, s'han introduït dos conceptes importants: selecció dinàmica d'espectre (DFS) i control de potència de transmissió (TPC), i la ràdio cognitiva s'ha aplicat a xarxes d'àrea local sense fil. A l'estàndard 802.11y, la tecnologia de multiplexació per divisió de freqüència ortogonal (OFDM) s'utilitza per proporcionar una varietat d'opcions d'ample de banda, que poden aconseguir un canvi d'ample de banda ràpid. Els sistemes WLAN (xarxa d'àrea local sense fil) poden aprofitar les característiques de OFDM per evitar-ne l'ajust ajustant l'amplada de banda i els paràmetres de potència de transmissió. Interferir amb altres usuaris que treballen en aquesta banda de freqüència. Com que el sistema sense fil de fibra òptica té els avantatges de l'ample de banda de comunicació de fibra òptica i les característiques flexibles de la comunicació sense fil, s'ha utilitzat àmpliament. En els últims anys, la transmissió de senyals WLAN cognitius de radiofreqüència en fibra òptica ha cridat l'atenció. L'autor de la literatura [5-6] va proposar que els senyals de ràdio cognitius del sistema ROF es transmeten sota l'arquitectura, i els experiments de simulació mostren que s'ha millorat el rendiment de la xarxa.
2 Arquitectura del sistema de transmissió sense fil de fibra òptica híbrida basada en ROF
Per tal de satisfer les necessitats dels serveis multimèdia per a la transmissió de vídeo, l'emergent fibra a la llar (FFTH) es convertirà en la tecnologia d'accés de banda ampla definitiva i la xarxa òptica passiva (PON) s'ha convertit en el focus d'atenció un cop arribi. fora. Com que els dispositius utilitzats a la xarxa PON són dispositius passius, no necessiten font d'alimentació, poden ser immunes a la influència d'interferències electromagnètiques externes i llamps, poden aconseguir una transmissió transparent dels serveis i tenen una alta fiabilitat del sistema. Les xarxes PON inclouen principalment xarxes òptiques passives de multiplexació per divisió de temps (TDM-PON) i xarxes òptiques passives de multiplexació per divisió de longitud d'ona (WDM-PON). En comparació amb TDM-PON, WDM-PON té les característiques d'ample de banda exclusiu per a l'usuari i alta seguretat, convertint-se en la xarxa d'accés òptica amb més potencial en el futur. La figura 1 mostra el diagrama de blocs del sistema WDM-PON.