Sidevõrkude arenedes lairiba ja mobiilsuse suunas, integreerib kiudoptiline traadita sidesüsteem (ROF) kiudoptilist sidet ja traadita sidet, pakkudes lairibaühenduse ja kiudoptiliste liinide häiretevastase side, aga ka traadita side eeliseid täielikult ära kasutada. . Mugavad ja paindlikud funktsioonid vastavad inimeste nõudlusele lairibaühenduse järele. Varajane ROF-tehnoloogia oli peamiselt pühendatud kõrgsageduslike traadita edastusteenuste pakkumisele, nagu millimeeterlaine kiudoptiline edastus. ROF-tehnoloogia arenedes ja küpsedes hakati uurima hübriidseid traadiga ja traadita edastusvõrke, st optilise kiu traadita side (ROF) süsteeme, mis pakuvad samaaegselt juhtmega ja traadita teenuseid. Raadioside kiire arenguga on üha enam esile kerkinud spektriressursside nappus. Kommunikatsioonivaldkonnas on lahendamist vajavaks probleemiks muutunud see, kuidas parandada spektri kasutamist piiratud traadita ressursside tingimustes, et leevendada spektriressursside pakkumise ja nõudluse vahelist vastuolu. Kognitiivne raadio (CR) on intelligentne spektri jagamise tehnoloogia. See võib tõhusalt parandada spektriressursside kasutamist volitatud spektri "teisese kasutamise" kaudu ja sellest on saanud side valdkonna uurimistöö koht. Aastal 802.11 traadita kohtvõrk [1], 802.16 suurlinnavõrk [2] ja 3G mobiilsidevõrk [3] on asunud uurima kognitiivse raadiotehnoloogia rakendamist süsteemi võimsuse parandamiseks ning uurima ROF-tehnoloogia erinevate ärisignaalide segaedastuse saavutamiseks[4]. Kognitiivsed raadiopõhised kiudoptilised traadita sidevõrgud, mis edastavad juhtmega ja traadita signaale, on tuleviku sidevõrkude arengutrend. Kognitiivsel raadiotehnoloogial põhinev hübriidülekande ROF-süsteem seisab silmitsi paljude uute väljakutsetega, nagu võrguarhitektuuri disain, kihiprotokolli disain, mitmel teenusel põhinevate juhtmega ja traadita moduleeritud signaalide genereerimine, võrguhaldus ja moduleeritud signaalide tuvastamine.
1 Kognitiivne raadiotehnoloogia
Kognitiivne raadio on tõhus viis spektripuuduse ja spektri alakasutamise lahendamiseks. Kognitiivne raadio on intelligentne traadita sidesüsteem. Ta tajub ümbritseva keskkonna spektrikasutust ja kohandab oma parameetreid adaptiivselt õppimise kaudu, et saavutada tõhus kasutamine. Spektriressursid ja usaldusväärne side. Kognitiivse raadio kasutamine on võtmetehnoloogia spektriressursi realiseerimiseks fikseeritud jaotusest dünaamilise jaotamiseni. Kognitiivses raadiosüsteemis, et kaitsta volitatud kasutajat (või saada peakasutajaks) alamkasutaja (või CR-kasutaja) häirete eest, on spektrituvastuse funktsioon tajuda, kas volitatud kasutaja on olemas. Kognitiivsed raadiokasutajad saavad sagedusala ajutiselt kasutada, kui jälgitakse, et volitatud kasutaja kasutatavat sagedusala ei kasutata. Kui jälgitakse, et volitatud kasutaja sagedusala on kasutusel, vabastab CR kasutaja kanali volitatud kasutajale, tagades nii, et CR kasutaja ei sega volitatud kasutajat. Seetõttu on kognitiivsel traadita sidevõrgul järgmised silmapaistvad omadused: (1) Peamisel kasutajal on kanalile juurdepääsuks absoluutne prioriteet. Ühest küljest, kui volitatud kasutaja ei hõivata kanalit, on sekundaarsel kasutajal võimalus pääseda juurde jõudeolevale kanalile; kui esmane kasutaja uuesti ilmub, peaks sekundaarne kasutaja õigel ajal kasutatavast kanalist väljuma ja kanali esmasele kasutajale tagastama. Teisest küljest, kui ülemkasutaja hõivab kanali, pääseb alamkasutaja kanalile juurde, ilma et see mõjutaks ülemkasutaja teenuse kvaliteeti. (2) CR-sideterminalil on tajumise, haldamise ja reguleerimise funktsioonid. Esiteks saab CR-sideterminal tajuda töökeskkonnas sagedusspektrit ja kanalikeskkonda ning määrata spektriressursside jagamise ja jaotamise vastavalt teatud reeglitele vastavalt tuvastamistulemustele; teisest küljest on CR-sideterminalil võimalus reguleerida tööparameetreid võrgus, näiteks muuta. Edastusparameetrid, nagu kandesagedus ja modulatsioonimeetod, võivad kohaneda keskkonnamuutustega. Kognitiivsetes traadita sidevõrkudes on spektrituvastus võtmetehnoloogia. Tavaliselt kasutatavad spektrituvastusalgoritmid hõlmavad energia tuvastamist, sobitatud filtri tuvastamist ja tsüklostatsionaarsete funktsioonide tuvastamise meetodeid. Nendel meetoditel on oma eelised ja puudused. Nende algoritmide toimivus sõltub eelnevalt saadud teabest. Olemasolevad spektrituvastusalgoritmid on: sobitatud filter, energiadetektor ja funktsioonidetektori meetodid. Sobitatud filtrit saab rakendada ainult siis, kui põhisignaal on teada. Energiadetektorit saab rakendada olukorrale, kus põhisignaal on teadmata, kuid selle jõudlus halveneb lühikese tuvastusaja kasutamisel. Kuna funktsioonidetektori põhiidee on kasutada signaali tsüklostatsionaarsust, et tuvastada spektraalkorrelatsiooni funktsiooni kaudu. Müra on lai statsionaarne signaal ja sellel puudub korrelatsioon, samas kui moduleeritud signaal on korrelatsioonis ja tsüklostatsionaarne. Seetõttu suudab spektraalkorrelatsiooni funktsioon eristada müra energiat ja moduleeritud signaali energiat. Ebakindla müraga keskkonnas on funktsioonidetektori jõudlus parem kui energiadetektoril. Funktsioonidetektori jõudlus madala signaali-müra suhte korral on piiratud, sellel on suur arvutuslik keerukus ja see nõuab pikka vaatlusaega. See vähendab CR-süsteemi andmeedastusvõimet. Traadita sidetehnoloogia arenguga muutuvad spektriressursid üha pingelisemaks. Kuna CR-tehnoloogia võib seda probleemi leevendada, on CR-tehnoloogiale traadita sidevõrkudes tähelepanu pööratud ning paljud raadiosidevõrgu standardid on kasutusele võtnud kognitiivse raadiotehnoloogia. Näiteks IEEE 802.11, IEEE 802.22 ja IEEE 802.16h. 802.16h lepingus on dünaamilise spektri valiku oluline sisu, mis hõlbustab WiMAXi raadio- ja televisioonisagedusalade kasutamist, ning selle aluseks on spektrituvastustehnoloogia. Rahvusvahelises traadita kohtvõrkude standardis IEEE 802.11h on kasutusele võetud kaks olulist kontseptsiooni: dünaamiline spektrivalik (DFS) ja edastusvõimsuse juhtimine (TPC) ning traadita kohtvõrkudes on rakendatud kognitiivset raadiot. 802.11y standardis kasutatakse ortogonaalse sagedusjaotusega multipleksimise (OFDM) tehnoloogiat, et pakkuda erinevaid ribalaiuse valikuid, mis võimaldavad kiiret ribalaiuse ümberlülitamist. WLAN-süsteemid (traadita kohtvõrk) saavad OFDM-i omadusi ära kasutada, et vältida ribalaiuse ja edastusvõimsuse parameetrite reguleerimisega vältimist. Segage teisi selles sagedusalas töötavaid kasutajaid. Kuna kiudoptilise traadita süsteemi eelisteks on lai kiudoptilise side ribalaius ja traadita side paindlikud omadused, on seda laialdaselt kasutatud. Viimastel aastatel on tähelepanu pälvinud raadiosageduslike kognitiivsete WLAN-signaalide edastamine optilises kius. Kirjanduse [5-6] autor pakkus välja ROF-süsteemi Kognitiivsete raadiosignaalide edastamise arhitektuuri raames ning simulatsioonikatsed näitavad, et võrgu jõudlus on paranenud.
2 ROF-põhine hübriidkiudoptilise juhtmevaba edastussüsteemi arhitektuur
Videoedastuse multimeediumiteenuste vajaduste rahuldamiseks saab esilekerkivast fiiberoptilisest võrgust (FFTH) ülim lairibajuurdepääsu tehnoloogia ning passiivne optiline võrk (PON) on saanud tähelepanu keskpunktiks, kui see ilmub. välja. Kuna PON-võrgus kasutatavad seadmed on passiivsed, ei vaja need toiteallikat, võivad olla väliste elektromagnetiliste häirete ja äikese mõjude suhtes immuunsed, suudavad saavutada läbipaistva teenuste edastamise ja neil on kõrge süsteemi töökindlus. PON-võrgud hõlmavad peamiselt aegjaotusega multipleksivaid passiivseid optilisi võrke (TDM-PON) ja lainepikkusjaotusega multipleksivaid passiivseid optilisi võrke (WDM-PON). Võrreldes TDM-PON-iga on WDM-PON-il kasutaja eksklusiivne ribalaius ja kõrge turvalisus, muutudes tulevikus potentsiaalseimaks optiliseks juurdepääsuvõrguks. Joonisel 1 on kujutatud WDM-PON süsteemi plokkskeem.