Mit der Entwicklung von Kommunikationsnetzen in Richtung Breitband und Mobilität integriert das drahtlose Glasfaserkommunikationssystem (ROF) Glasfaserkommunikation und drahtlose Kommunikation und nutzt so die Vorteile von Breitband und der Entstörung von Glasfaserleitungen sowie der drahtlosen Kommunikation voll aus . Bequeme und flexible Funktionen erfüllen die Nachfrage der Menschen nach Breitband. Die frühe ROF-Technologie war hauptsächlich auf die Bereitstellung hochfrequenter drahtloser Übertragungsdienste ausgerichtet, beispielsweise auf die Übertragung über Millimeterwellen-Glasfaserkabel. Mit der Entwicklung und Reife der ROF-Technologie begann man, hybride drahtgebundene und drahtlose Übertragungsnetze zu untersuchen, d. h. ROF-Systeme (Optical Fiber Wireless Communication), die gleichzeitig drahtgebundene und drahtlose Dienste bereitstellen. Mit der rasanten Entwicklung der Funkkommunikation wird die Verknappung der Frequenzressourcen immer deutlicher. Wie die Spektrumnutzung angesichts begrenzter drahtloser Ressourcen verbessert werden kann, um den Widerspruch zwischen Angebot und Nachfrage von Spektrumressourcen zu mildern, ist zu einem Problem geworden, das im Kommunikationsbereich gelöst werden muss. Cognitive Radio (CR) ist eine intelligente Technologie zur Frequenzteilung. Es kann die Nutzung von Frequenzressourcen durch die „Zweitnutzung“ genehmigter Frequenzen effektiv verbessern und hat sich zu einem Forschungsschwerpunkt im Bereich Kommunikation entwickelt. Im 802.11 Wireless Local Area Network [1], im 802.16 Metropolitan Area Network [2] und im 3G Mobile Communication Network [3] wurde mit der Untersuchung der Anwendung kognitiver Funktechnologie zur Verbesserung der Systemkapazität begonnen und mit der Untersuchung der Anwendung begonnen ROF-Technologie zur Erzielung einer gemischten Übertragung verschiedener Geschäftssignale[4]. Kognitive, funkbasierte drahtlose Glasfaser-Kommunikationsnetzwerke, die drahtgebundene und drahtlose Signale übertragen, sind der Entwicklungstrend zukünftiger Kommunikationsnetzwerke. Das auf kognitiver Funktechnologie basierende Hybridübertragungs-ROF-System steht vor vielen neuen Herausforderungen, wie z. B. dem Entwurf der Netzwerkarchitektur, dem Entwurf des Schichtprotokolls, der Erzeugung drahtgebundener und drahtloser modulierter Signale auf der Grundlage mehrerer Dienste, der Netzwerkverwaltung und der Identifizierung modulierter Signale.
1 Kognitive Funktechnologie
Kognitives Radio ist ein wirksames Mittel, um den Mangel an Frequenzen und die unzureichende Nutzung des Spektrums zu beheben. Kognitives Radio ist ein intelligentes drahtloses Kommunikationssystem. Es erkennt die Spektrumnutzung der Umgebung und passt seine eigenen Parameter durch Lernen adaptiv an, um eine effektive Nutzung zu erreichen. Spektrumressourcen und zuverlässige Kommunikation. Die Anwendung von kognitivem Radio ist eine Schlüsseltechnologie zur Nutzung der Spektrumsressourcen von der festen Zuteilung zur dynamischen Zuteilung. Im kognitiven Funksystem besteht die Funktion der Spektrumerkennung darin, zu erkennen, ob ein autorisierter Benutzer vorhanden ist, um einen autorisierten Benutzer (oder einen Master-Benutzer) vor Störungen durch einen Slave-Benutzer (oder CR-Benutzer) zu schützen. Benutzer kognitiver Funkgeräte können das Frequenzband vorübergehend nutzen, wenn überwacht wird, dass das vom autorisierten Benutzer verwendete Frequenzband nicht verwendet wird. Wenn überwacht wird, dass das Frequenzband des autorisierten Benutzers verwendet wird, gibt der CR-Benutzer den Kanal für den autorisierten Benutzer frei und stellt so sicher, dass der CR-Benutzer den autorisierten Benutzer nicht stört. Daher weist das kognitive drahtlose Kommunikationsnetzwerk die folgenden herausragenden Merkmale auf: (1) Der primäre Benutzer hat absolute Priorität beim Zugriff auf den Kanal. Wenn einerseits der autorisierte Benutzer den Kanal nicht belegt, hat der sekundäre Benutzer die Möglichkeit, auf den freien Kanal zuzugreifen. Wenn der primäre Benutzer wieder auftaucht, sollte der sekundäre Benutzer den verwendeten Kanal rechtzeitig verlassen und den Kanal an den primären Benutzer zurückgeben. Wenn andererseits der Master-Benutzer den Kanal belegt, kann der Slave-Benutzer auf den Kanal zugreifen, ohne die Servicequalität des Master-Benutzers zu beeinträchtigen. (2) Das CR-Kommunikationsterminal hat die Funktionen der Wahrnehmung, Verwaltung und Anpassung. Erstens kann das CR-Kommunikationsterminal das Frequenzspektrum und die Kanalumgebung in der Arbeitsumgebung wahrnehmen und anhand der Erkennungsergebnisse die gemeinsame Nutzung und Zuweisung von Spektrumressourcen nach bestimmten Regeln bestimmen; Andererseits verfügt das CR-Kommunikationsterminal über die Möglichkeit, die Arbeitsparameter online anzupassen, wie z. B. die Änderung der Übertragungsparameter wie Trägerfrequenz und Modulationsverfahren, und kann sich an Änderungen in der Umgebung anpassen. In kognitiven drahtlosen Kommunikationsnetzwerken ist die Spektrumserkennung eine Schlüsseltechnologie. Zu den häufig verwendeten Spektrumerfassungsalgorithmen gehören Energieerkennung, Erkennung angepasster Filter und Methoden zur Erkennung zyklostationärer Merkmale. Diese Methoden haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Leistung dieser Algorithmen hängt von den zuvor erhaltenen Informationen ab. Die vorhandenen Spektrumerfassungsalgorithmen sind: angepasste Filter-, Energiedetektor- und Merkmalsdetektormethoden. Der angepasste Filter kann nur angewendet werden, wenn das Hauptsignal bekannt ist. Der Energiedetektor kann in Situationen eingesetzt werden, in denen das Hauptsignal unbekannt ist, aber seine Leistung verschlechtert sich, wenn eine kurze Erfassungszeit verwendet wird. Denn die Hauptidee des Merkmalsdetektors besteht darin, die Zyklostationarität des Signals zur Erkennung durch die spektrale Korrelationsfunktion zu nutzen. Rauschen ist ein breites stationäres Signal und weist keine Korrelation auf, während das modulierte Signal korreliert und zyklostationär ist. Daher kann die spektrale Korrelationsfunktion die Energie des Rauschens und die Energie des modulierten Signals unterscheiden. In einer Umgebung mit unsicherem Rauschen ist die Leistung des Merkmalsdetektors besser als die des Energiedetektors. Die Leistung des Merkmalsdetektors bei niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis ist begrenzt, weist einen hohen Rechenaufwand auf und erfordert eine lange Beobachtungszeit. Dadurch verringert sich der Datendurchsatz des CR-Systems. Mit der Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnologie werden die Frequenzressourcen immer knapper. Da die CR-Technologie dieses Problem lindern kann, wurde der CR-Technologie in drahtlosen Kommunikationsnetzwerken Aufmerksamkeit geschenkt, und viele Standards für drahtlose Kommunikationsnetzwerke haben die kognitive Funktechnologie eingeführt. Wie IEEE 802.11, IEEE 802.22 und IEEE 802.16h. In der 802.16h-Vereinbarung gibt es einen wichtigen Inhalt der dynamischen Spektrumauswahl, um die Nutzung von Radio- und Fernsehfrequenzbändern durch WiMAX zu erleichtern, und ihre Grundlage ist die Spektrumerfassungstechnologie. Im internationalen Standard IEEE 802.11h für drahtlose lokale Netzwerke wurden zwei wichtige Konzepte eingeführt: dynamische Spektrumauswahl (DFS) und Sendeleistungssteuerung (TPC), und kognitives Radio wurde auf drahtlose lokale Netzwerke angewendet. Im 802.11y-Standard wird die OFDM-Technologie (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) verwendet, um eine Vielzahl von Bandbreitenoptionen bereitzustellen, mit denen eine schnelle Bandbreitenumschaltung erreicht werden kann. WLAN-Systeme (Wireless Local Area Network) können die Eigenschaften von OFDM nutzen, um eine Vermeidung zu vermeiden, indem sie die Bandbreite und Übertragungsleistungsparameter anpassen. Stören Sie andere Benutzer, die in diesem Frequenzband arbeiten. Da das drahtlose Glasfasersystem die Vorteile einer großen Glasfaserkommunikationsbandbreite und die flexiblen Eigenschaften der drahtlosen Kommunikation bietet, ist es weit verbreitet. In den letzten Jahren hat die Übertragung hochfrequenter kognitiver WLAN-Signale in Glasfasern große Aufmerksamkeit erregt. Der Autor der Literatur [5-6] schlug vor, dass das ROF-System kognitive Funksignale unter der Architektur überträgt, und Simulationsexperimente zeigen, dass die Netzwerkleistung verbessert wurde.
2 ROF-basierte Hybrid-Glasfaser-Wireless-Übertragungssystemarchitektur
Um den Anforderungen von Multimediadiensten für die Videoübertragung gerecht zu werden, wird die aufkommende Fiber-to-the-Home (FFTH) zur ultimativen Breitbandzugangstechnologie werden, und das passive optische Netzwerk (PON) rückt in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit, sobald es soweit ist aus. Da es sich bei den im PON-Netzwerk verwendeten Geräten um passive Geräte handelt, benötigen sie keine Stromversorgung, sind immun gegen den Einfluss externer elektromagnetischer Störungen und Blitze, können eine transparente Übertragung von Diensten erreichen und weisen eine hohe Systemzuverlässigkeit auf. PON-Netzwerke umfassen hauptsächlich passive optische Zeitmultiplex-Netzwerke (TDM-PON) und passive optische Wellenlängenmultiplex-Netzwerke (WDM-PON). Im Vergleich zu TDM-PON zeichnet sich WDM-PON durch eine benutzerexklusive Bandbreite und hohe Sicherheit aus und wird zum potenziellen optischen Zugangsnetzwerk der Zukunft. Abbildung 1 zeigt das Blockdiagramm des WDM-PON-Systems.