Viestintäverkkojen kehittyessä kohti laajakaistaa ja liikkuvuutta, langaton optinen kuituviestintäjärjestelmä (ROF) integroi optisen kuituviestinnän ja langattoman viestinnän, mikä antaa täyden mahdollisuuden hyödyntää laajakaistan ja optisten kuitulinjojen häiriönsuojan edut sekä langatonta viestintää. . Kätevät ja joustavat ominaisuudet vastaavat ihmisten laajakaistan kysyntään. Varhainen ROF-tekniikka oli pääasiassa omistettu korkeataajuisten langattomien siirtopalvelujen, kuten millimetriaaltooptisen kuitusiirron, tarjoamiseen. ROF-teknologian kehittymisen ja kypsymisen myötä ihmiset alkoivat tutkia langallisia ja langattomia hybridisiirtoverkkoja, eli optisia kuitulangattomia viestintäjärjestelmiä (ROF), jotka tarjoavat samanaikaisesti langallisia ja langattomia palveluita. Radioviestinnän nopean kehityksen myötä taajuusresurssien pula on tullut yhä näkyvämmäksi. Taajuuksien käytön parantaminen rajallisten langattomien resurssien ehdolla taajuuksien kysynnän ja tarjonnan välisen ristiriidan lieventämiseksi on tullut viestintäalalla ratkaistavaksi ongelmaksi. Kognitiivinen radio (CR) on älykäs spektrinjakotekniikka. Se voi tehokkaasti parantaa taajuusresurssien käyttöä valtuutetun taajuuden "toissijaisen käytön" kautta, ja siitä on tullut viestintäalan tutkimuskeskus. Vuonna 802.11 langaton lähiverkko [1], 802.16 suurkaupunkiverkko [2] ja 3G-matkaviestinverkko [3] ovat alkaneet tutkia kognitiivisen radiotekniikan soveltamista järjestelmän kapasiteetin parantamiseksi ja alkoivat tutkia ROF-tekniikka erilaisten liikesignaalien sekoitettuun lähetykseen[4]. Kognitiiviset radiopohjaiset valokuitulangattomat viestintäverkot, jotka lähettävät langallisia ja langattomia signaaleja, ovat tulevaisuuden viestintäverkkojen kehitystrendi. Kognitiiviseen radiotekniikkaan perustuva hybridilähetys ROF-järjestelmä kohtaa monia uusia haasteita, kuten verkkoarkkitehtuurin suunnittelun, kerrosprotokollan suunnittelun, useisiin palveluihin perustuvien langallisten ja langattomien moduloitujen signaalien generoinnin, verkonhallinnan ja moduloitujen signaalien tunnistamisen.
1 Kognitiivinen radiotekniikka
Kognitiivinen radio on tehokas tapa ratkaista spektrin puute ja spektrin vajaakäyttö. Kognitiivinen radio on älykäs langaton viestintäjärjestelmä. Se tunnistaa ympäröivän ympäristön spektrin käytön ja säätää omia parametrejaan adaptiivisesti oppimisen kautta tehokkaan hyödyntämisen saavuttamiseksi. Taajuusresurssit ja luotettava viestintä. Kognitiivisen radion sovellus on keskeinen teknologia spektriresurssien toteuttamiseksi kiinteästä allokaatiosta dynaamiseen allokaatioon. Kognitiivisessa radiojärjestelmässä valtuutetun käyttäjän (tai pääkäyttäjän) suojaamiseksi orjakäyttäjän (tai CR-käyttäjän) aiheuttamilta häiriöiltä spektrin tunnistuksen tehtävänä on havaita, onko valtuutettua käyttäjää olemassa. Kognitiivisen radion käyttäjät voivat tilapäisesti käyttää taajuuskaistaa, kun valvotaan, että valtuutetun käyttäjän käyttämä taajuuskaista ei ole käytössä. Kun valvotaan, että valtuutetun käyttäjän taajuuskaista on käytössä, CR-käyttäjä vapauttaa kanavan valtuutetulle käyttäjälle, jolloin varmistetaan, että CR-käyttäjä ei häiritse valtuutettua käyttäjää. Siksi kognitiivisella langattomalla viestintäverkolla on seuraavat keskeiset ominaisuudet: (1) Ensisijaisella käyttäjällä on ehdoton etuoikeus päästä kanavaan. Toisaalta, kun valtuutettu käyttäjä ei käytä kanavaa, toissijaisella käyttäjällä on mahdollisuus päästä vapaaseen kanavaan; kun ensisijainen käyttäjä tulee uudelleen esiin, toissijaisen käyttäjän tulee poistua käytössä olevasta kanavasta ajoissa ja palauttaa kanava ensisijaiselle käyttäjälle. Toisaalta, kun isäntäkäyttäjä käyttää kanavaa, orjakäyttäjä voi päästä kanavalle vaikuttamatta isäntäkäyttäjän palvelun laatuun. (2) CR-viestintäpäätteellä on havaitsemis-, hallinta- ja säätötoiminnot. Ensinnäkin CR-viestintäpääte voi havaita taajuusspektrin ja kanavaympäristön työympäristössä ja määrittää spektriresurssien jakamisen ja allokoinnin tiettyjen sääntöjen mukaisesti ilmaisutulosten mukaan; toisaalta CR-viestintäpäätteellä on kyky säätää työparametreja verkossa, kuten muuttaa. Lähetysparametrit, kuten kantoaaltotaajuus ja modulaatiomenetelmä, voivat mukautua ympäristön muutoksiin. Kognitiivisissa langattomissa viestintäverkoissa spektrintunnistus on keskeinen tekniikka. Yleisesti käytettyjä spektrintunnistusalgoritmeja ovat energian havaitseminen, sovitetun suodattimen tunnistus ja syklostationaariset piirteiden havaitsemismenetelmät. Näillä menetelmillä on omat etunsa ja haittansa. Näiden algoritmien suorituskyky riippuu etukäteen saaduista tiedoista. Nykyiset spektrintunnistusalgoritmit ovat: sovitettu suodatin, energian ilmaisin ja ominaisuusilmaisinmenetelmät. Sovitettua suodatinta voidaan käyttää vain, kun pääsignaali tunnetaan. Energiailmaisinta voidaan soveltaa tilanteisiin, joissa pääsignaali on tuntematon, mutta sen suorituskyky heikkenee, kun käytetään lyhyttä tunnistusaikaa. Koska piirteiden ilmaisimen pääideana on käyttää signaalin syklostationaarisuutta havaitsemiseen spektrikorrelaatiofunktion kautta. Kohina on laaja stationäärinen signaali, jolla ei ole korrelaatiota, kun taas moduloitu signaali on korreloitu ja syklostationaarinen. Siksi spektrikorrelaatiofunktio voi erottaa kohinan energian ja moduloidun signaalin energian. Ympäristössä, jossa on epävarmaa melua, ominaisuusilmaisimen suorituskyky on parempi kuin energiatunnistimen. Ominaisuuden ilmaisimen suorituskyky alhaisessa signaali-kohinasuhteessa on rajoitettu, sillä on suuri laskennallinen monimutkaisuus ja se vaatii pitkän havaintoajan. Tämä vähentää CR-järjestelmän tiedonsiirtokapasiteettia. Langattoman viestintätekniikan kehittyessä spektriresurssit ovat yhä jännittyneempiä. Koska CR-tekniikka voi lievittää tätä ongelmaa, CR-tekniikkaan on kiinnitetty huomiota langattomissa viestintäverkoissa, ja monet langattomat viestintäverkkostandardit ovat ottaneet käyttöön kognitiivisen radiotekniikan. Kuten IEEE 802.11, IEEE 802.22 ja IEEE 802.16h. 802.16h-sopimuksessa on tärkeä sisältö dynaamisen spektrin valinnassa, joka helpottaa WiMAXin radio- ja televisiotaajuuskaistojen käyttöä, ja sen perusta on spektrintunnistustekniikka. Kansainvälisessä IEEE 802.11h -standardissa langattomille lähiverkkoille on otettu käyttöön kaksi tärkeää käsitettä: dynaaminen spektrin valinta (DFS) ja lähetystehon ohjaus (TPC), ja kognitiivista radiota on sovellettu langattomiin lähiverkkoihin. 802.11y-standardissa ortogonaalista taajuusjakoista multipleksointitekniikkaa (OFDM) käytetään tarjoamaan erilaisia kaistanleveysvaihtoehtoja, joilla voidaan saavuttaa nopea kaistanleveyden vaihto. WLAN-järjestelmät (langaton lähiverkko) voivat hyödyntää OFDM:n ominaisuuksia välttääkseen välttämisen säätämällä kaistanleveyttä ja lähetystehoparametreja. Häiritse muita tällä taajuuskaistalla työskenteleviä käyttäjiä. Koska langattoman valokuitujärjestelmän etuna on laaja valokuituviestinnän kaistanleveys ja langattoman viestinnän joustavat ominaisuudet, sitä on käytetty laajalti. Viime vuosina radiotaajuisten kognitiivisten WLAN-signaalien siirto optisessa kuidussa on herättänyt huomiota. Kirjallisuuden kirjoittaja [5-6] ehdotti, että ROF-järjestelmässä Kognitiiviset radiosignaalit lähetetään arkkitehtuurin alla, ja simulaatiokokeet osoittavat, että verkon suorituskyky on parantunut.
2 ROF-pohjainen hybridi-optisen kuitulangattoman lähetysjärjestelmän arkkitehtuuri
Vastatakseen multimediapalvelujen tarpeisiin videon siirtoon, nousevasta kuitu-kotiin (FFTH) -tekniikasta tulee lopullinen laajakaistayhteystekniikka, ja passiivinen optinen verkko (PON) on noussut huomion kohteeksi, kun se tulee. ulos. Koska PON-verkossa käytetyt laitteet ovat passiivisia laitteita, ne eivät tarvitse virransyöttöä, voivat olla immuuneja ulkoisille sähkömagneettisille häiriöille ja salaman vaikutuksille, voivat saavuttaa läpinäkyvän palvelujen siirron ja niillä on korkea järjestelmän luotettavuus. PON-verkot sisältävät pääasiassa aikajakoiset passiiviset optiset verkot (TDM-PON) ja aallonpituusjakoiset passiiviset optiset verkot (WDM-PON). Verrattuna TDM-PON:iin, WDM-PON:lla on käyttäjien yksinomaisen kaistanleveyden ja korkean turvallisuuden ominaisuudet, ja siitä on tulossa potentiaalisin optinen liityntäverkko tulevaisuudessa. Kuvassa 1 on WDM-PON-järjestelmän lohkokaavio.