با توسعه شبکه های ارتباطی به سمت پهنای باند و تحرک، سیستم ارتباط بی سیم فیبر نوری (ROF) ارتباطات فیبر نوری و ارتباطات بی سیم را یکپارچه می کند و به مزایای پهنای باند و ضد تداخل خطوط فیبر نوری و همچنین ارتباطات بی سیم می دهد. . ویژگی های راحت و منعطف، تقاضای مردم برای پهنای باند را برآورده می کند. فناوری ROF اولیه عمدتاً به ارائه خدمات انتقال بی سیم با فرکانس بالا، مانند انتقال فیبر نوری موج میلی متری اختصاص داشت. با توسعه و بلوغ فناوری ROF، مردم شروع به مطالعه شبکه های انتقال سیمی و بی سیم هیبریدی کردند، یعنی سیستم های ارتباط بی سیم فیبر نوری (ROF) که خدمات سیمی و بی سیم را به طور همزمان ارائه می دهند. با توسعه سریع ارتباطات رادیویی، کمبود منابع طیف بیش از پیش برجسته شده است. چگونگی بهبود استفاده از طیف تحت شرایط محدودیت منابع بی سیم برای کاهش تناقض بین عرضه و تقاضای منابع طیف به مشکلی تبدیل شده است که باید در زمینه ارتباطات حل شود. رادیو شناختی (CR) یک فناوری به اشتراک گذاری طیف هوشمند است. این می تواند به طور موثر استفاده از منابع طیف را از طریق "استفاده ثانویه" از طیف مجاز بهبود بخشد و به یک کانون تحقیقاتی در زمینه ارتباطات تبدیل شده است. در شبکه محلی بی سیم 802.11 [1]، شبکه منطقه شهری 802.16 [2] و شبکه ارتباطی سیار 3G [3] شروع به مطالعه کاربرد فناوری رادیویی شناختی برای بهبود ظرفیت سیستم کرده اند و شروع به مطالعه کاربرد فناوری ROF برای دستیابی به انتقال مختلط سیگنال های تجاری مختلف [4]. شبکه های ارتباطی بی سیم فیبر نوری مبتنی بر رادیو شناختی که سیگنال های سیمی و بی سیم را انتقال می دهند روند توسعه شبکه های ارتباطی آینده هستند. سیستم انتقال هیبریدی ROF مبتنی بر فناوری رادیویی شناختی با چالش‌های جدیدی مانند طراحی معماری شبکه، طراحی پروتکل لایه، تولید سیگنال‌های مدوله‌شده با سیم و بی‌سیم بر اساس چندین سرویس، مدیریت شبکه و شناسایی سیگنال‌های مدوله‌شده مواجه است.
1 فناوری رادیویی شناختی
رادیو شناختی روشی موثر برای رفع کمبود طیف و استفاده ناکافی از طیف است. رادیو شناختی یک سیستم ارتباط بی سیم هوشمند است. استفاده از طیف محیط اطراف را حس می کند و پارامترهای خود را به طور تطبیقی از طریق یادگیری برای دستیابی به استفاده مؤثر تنظیم می کند. منابع طیف و ارتباطات قابل اعتماد. استفاده از رادیو شناختی یک فناوری کلیدی برای تحقق بخشیدن به منبع طیف از تخصیص ثابت به تخصیص پویا است. در سیستم رادیویی شناختی، به منظور محافظت از یک کاربر مجاز (یا تبدیل شدن به یک کاربر اصلی) در برابر تداخل یک کاربر برده (یا کاربر CR)، عملکرد سنجش طیف این است که متوجه وجود کاربر مجاز شده یا خیر. کاربران رادیویی شناختی می توانند به طور موقت از باند فرکانسی استفاده کنند که نظارت شود که باند فرکانسی مورد استفاده توسط کاربر مجاز مورد استفاده قرار نمی گیرد. هنگامی که نظارت می شود که باند فرکانسی کاربر مجاز در حال استفاده است، کاربر CR کانال را برای کاربر مجاز آزاد می کند، بنابراین اطمینان حاصل می کند که کاربر CR با کاربر مجاز تداخل ندارد. بنابراین، شبکه ارتباط بی سیم شناختی دارای ویژگی های برجسته زیر است: (1) کاربر اصلی اولویت مطلق برای دسترسی به کانال دارد. از یک طرف، زمانی که کاربر مجاز کانال را اشغال نمی کند، کاربر ثانویه این فرصت را دارد که به کانال بیکار دسترسی پیدا کند. وقتی کاربر اصلی دوباره ظاهر شد، کاربر ثانویه باید به موقع از کانال در حال استفاده خارج شود و کانال را به کاربر اصلی برگرداند. از طرف دیگر، زمانی که کاربر اصلی کانال را اشغال می کند، کاربر برده می تواند بدون تأثیر بر کیفیت سرویس کاربر اصلی به کانال دسترسی پیدا کند. (2) ترمینال ارتباطی CR دارای عملکردهای ادراک، مدیریت و تنظیم است. اول، ترمینال ارتباطی CR می تواند طیف فرکانس و محیط کانال را در محیط کاری درک کند و با توجه به نتایج تشخیص، اشتراک و تخصیص منابع طیف را طبق قوانین خاصی تعیین کند. از سوی دیگر، ترمینال ارتباطی CR قابلیت تنظیم پارامترهای کاری را به صورت آنلاین دارد، مانند تغییر پارامترهای انتقال مانند فرکانس حامل و روش مدولاسیون می تواند با تغییرات محیط سازگار شود. در شبکه های ارتباطی بی سیم شناختی، سنجش طیف یک فناوری کلیدی است. الگوریتم‌های حسگر طیفی که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل تشخیص انرژی، تشخیص فیلتر همسان و روش‌های تشخیص ویژگی چرخه‌ای است. این روش ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. عملکرد این الگوریتم ها به اطلاعات قبلی به دست آمده بستگی دارد. الگوریتم‌های سنجش طیف موجود عبارتند از: فیلتر همسان، آشکارساز انرژی و روش‌های آشکارساز ویژگی. فیلتر منطبق را فقط زمانی می توان اعمال کرد که سیگنال اصلی مشخص باشد. آشکارساز انرژی را می توان در شرایطی اعمال کرد که سیگنال اصلی ناشناخته است، اما عملکرد آن با استفاده از زمان سنجش کوتاه بدتر می شود. از آنجا که ایده اصلی آشکارساز ویژگی استفاده از سیکلوستایی سیگنال برای تشخیص از طریق تابع همبستگی طیفی است. نویز یک سیگنال ثابت گسترده است و هیچ همبستگی ندارد، در حالی که سیگنال مدوله شده همبسته و چرخه ایستا است. بنابراین، تابع همبستگی طیفی می تواند انرژی نویز و انرژی سیگنال مدوله شده را تشخیص دهد. در محیطی با نویز نامشخص، عملکرد آشکارساز ویژگی بهتر از آشکارساز انرژی است. عملکرد آشکارساز ویژگی تحت نسبت سیگنال به نویز کم محدود است، پیچیدگی محاسباتی بالایی دارد و به زمان مشاهده طولانی نیاز دارد. این باعث کاهش توان عملیاتی داده های سیستم CR می شود. با توسعه فن آوری ارتباطات بی سیم، منابع طیف بیشتر و بیشتر متشنج می شوند. از آنجایی که فناوری CR می تواند این مشکل را کاهش دهد، فناوری CR در شبکه های ارتباطی بی سیم مورد توجه قرار گرفته است و بسیاری از استانداردهای شبکه های ارتباطی بی سیم، فناوری رادیویی شناختی را معرفی کرده اند. مانند IEEE 802.11، IEEE 802.22 و IEEE 802.16h. در قرارداد 802.16h، محتوای مهمی از انتخاب طیف پویا برای تسهیل استفاده وایمکس از باندهای فرکانس رادیویی و تلویزیونی وجود دارد و اساس آن فناوری سنجش طیف است. در استاندارد بین المللی IEEE 802.11h برای شبکه های محلی بی سیم، دو مفهوم مهم معرفی شده است: انتخاب طیف پویا (DFS) و کنترل توان انتقال (TPC) و رادیو شناختی برای شبکه های محلی بی سیم اعمال شده است. در استاندارد 802.11y، فناوری مالتی پلکسی تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) برای ارائه انواع گزینه های پهنای باند استفاده می شود که می تواند به سوئیچینگ پهنای باند سریع دست یابد. سیستم‌های WLAN (شبکه محلی بی‌سیم) می‌توانند از ویژگی‌های OFDM برای جلوگیری از اجتناب با تنظیم پهنای باند و پارامترهای توان انتقال استفاده کنند. با سایر کاربرانی که در این باند فرکانسی کار می کنند تداخل ایجاد کنید. از آنجا که سیستم بی سیم فیبر نوری دارای مزایای پهنای باند ارتباط فیبر نوری گسترده و ویژگی های انعطاف پذیر ارتباطات بی سیم است، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. در سال‌های اخیر، انتقال سیگنال‌های WLAN شناختی فرکانس رادیویی در فیبر نوری مورد توجه قرار گرفته است. نویسنده ادبیات [5-6] پیشنهاد کرد که سیستم ROF سیگنال‌های رادیویی شناختی تحت معماری منتقل می‌شوند و آزمایش‌های شبیه‌سازی نشان می‌دهند که عملکرد شبکه بهبود یافته است.
2 معماری سیستم انتقال بی سیم فیبر نوری هیبریدی مبتنی بر ROF
به منظور پاسخگویی به نیازهای خدمات چندرسانه ای برای انتقال ویدئو، فیبر به خانه (FFTH) در حال ظهور به فناوری دسترسی پهنای باند نهایی تبدیل خواهد شد و شبکه نوری غیرفعال (PON) پس از ورود به کانون توجه تبدیل خواهد شد. بیرون از آنجایی که دستگاه های مورد استفاده در شبکه PON دستگاه های غیرفعال هستند، نیازی به منبع تغذیه ندارند، می توانند در برابر تداخل الکترومغناطیسی خارجی و رعد و برق مصون باشند، می توانند به انتقال شفاف خدمات دست یابند و قابلیت اطمینان سیستم بالایی دارند. شبکه‌های PON عمدتاً شامل شبکه‌های نوری غیرفعال چندگانه تقسیم زمان (TDM-PON) و شبکه‌های نوری غیرفعال مالتی پلکس با تقسیم طول موج (WDM-PON) هستند. در مقایسه با TDM-PON، WDM-PON دارای ویژگی های پهنای باند انحصاری کاربر و امنیت بالا است و به بالقوه ترین شبکه دسترسی نوری در آینده تبدیل می شود. شکل 1 بلوک دیاگرام سیستم WDM-PON را نشان می دهد.