Co desenvolvemento das redes de comunicación cara á banda ancha e á mobilidade, o sistema de comunicación sen fíos de fibra óptica (ROF) integra a comunicación por fibra óptica e a comunicación sen fíos, dando un xogo completo ás vantaxes da banda ancha e a antiinterferencia das liñas de fibra óptica, así como a comunicación sen fíos. . As funcións cómodas e flexibles responden á demanda de banda ancha da xente. A primeira tecnoloxía ROF dedicouse principalmente a proporcionar servizos de transmisión sen fíos de alta frecuencia, como a transmisión de fibra óptica de ondas milimétricas. Co desenvolvemento e madurez da tecnoloxía ROF, a xente comezou a estudar redes de transmisión híbridas con cable e sen fíos, é dicir, sistemas de comunicación sen fíos de fibra óptica (ROF) que proporcionan servizos con fíos e sen fíos ao mesmo tempo. Co rápido desenvolvemento das comunicacións por radio, a escaseza de recursos do espectro fíxose cada vez máis importante. Como mellorar a utilización do espectro baixo a condición de limitados recursos sen fíos para aliviar a contradición entre a oferta e a demanda de recursos do espectro converteuse nun problema a resolver no campo da comunicación. A radio cognitiva (CR) é unha tecnoloxía intelixente de compartición de espectro. Pode mellorar eficazmente a utilización dos recursos do espectro mediante o "uso secundario" do espectro autorizado e converteuse nun punto de investigación no campo das comunicacións. Na rede de área local sen fíos 802.11 [1], a rede de área metropolitana 802.16 [2] e a rede de comunicación móbil 3G [3] comezaron a estudar a aplicación da tecnoloxía de radio cognitiva para mellorar a capacidade do sistema e comezaron a estudar a aplicación de Tecnoloxía ROF para conseguir a transmisión mixta de diferentes sinais comerciais[4]. As redes de comunicación sen fíos de fibra óptica baseadas en radio cognitiva que transmiten sinais con fíos e sen fíos son a tendencia de desenvolvemento das futuras redes de comunicación. O sistema ROF de transmisión híbrida baseado na tecnoloxía de radio cognitiva enfróntase a moitos novos retos, como o deseño de arquitectura de rede, deseño de protocolos de capa, xeración de sinais modulados con cable e sen fíos baseados en múltiples servizos, xestión de redes e identificación de sinais modulados.
1 Tecnoloxía da radio cognitiva
A radio cognitiva é unha forma eficaz de resolver a falta de espectro e a subutilización do espectro. A radio cognitiva é un sistema de comunicación sen fíos intelixente. Sente a utilización do espectro do ambiente circundante e axusta os seus propios parámetros de forma adaptativa a través da aprendizaxe para lograr unha utilización eficaz. Recursos de espectro e comunicación fiable. A aplicación da radio cognitiva é unha tecnoloxía clave para realizar o recurso do espectro desde a asignación fixa ata a asignación dinámica. No sistema de radio cognitivo, para protexer un usuario autorizado (ou converterse nun usuario mestre) da interferencia dun usuario escravo (ou usuario CR), a función da detección de espectro é percibir se existe un usuario autorizado. Os usuarios de radio cognitiva poden utilizar temporalmente a banda de frecuencia cando se controla que a banda de frecuencia utilizada polo usuario autorizado non se está a utilizar. Cando se supervisa que a banda de frecuencias do usuario autorizado está en uso, o usuario de CR libera a canle ao usuario autorizado, garantindo así que o usuario de CR non interfira co usuario autorizado. Polo tanto, a rede de comunicación sen fíos cognitiva ten as seguintes características salientables: (1) O usuario principal ten prioridade absoluta para acceder á canle. Por unha banda, cando o usuario autorizado non ocupa a canle, o usuario secundario ten a posibilidade de acceder á canle inactiva; cando o usuario principal reaparece, o usuario secundario debería saír da canle en uso a tempo e devolver a canle ao usuario principal. Por outra banda, cando o usuario mestre ocupa a canle, o usuario escravo pode acceder á canle sen afectar a calidade do servizo do usuario mestre. (2) O terminal de comunicación CR ten as funcións de percepción, xestión e axuste. En primeiro lugar, o terminal de comunicación CR pode percibir o espectro de frecuencias e o ambiente da canle no ambiente de traballo e determinar a compartición e a asignación de recursos do espectro segundo determinadas regras segundo os resultados da detección; por outra banda, o terminal de comunicación CR ten a capacidade de axustar os parámetros de traballo en liña, como cambiar os parámetros de transmisión, como a frecuencia portadora e o método de modulación, poden adaptarse aos cambios no ambiente. Nas redes de comunicación sen fíos cognitivas, a detección do espectro é unha tecnoloxía clave. Os algoritmos de detección de espectro de uso habitual inclúen a detección de enerxía, a detección de filtros combinados e os métodos de detección de características cicloestacionarias. Estes métodos teñen as súas propias vantaxes e desvantaxes. O rendemento destes algoritmos depende da información previa obtida. Os algoritmos de detección de espectro existentes son: métodos de filtro combinado, detector de enerxía e detector de características. O filtro coincidente só se pode aplicar cando se coñece o sinal principal. O detector de enerxía pódese aplicar á situación na que se descoñece o sinal principal, pero o seu rendemento deteriorase cando se utiliza un tempo de detección curto. Porque a idea principal do detector de características é usar a cicloestacionariedade do sinal para detectar a través da función de correlación espectral. O ruído é un sinal estacionario amplo e non ten correlación, mentres que o sinal modulado está correlacionado e cicloestacionario. Polo tanto, a función de correlación espectral pode distinguir a enerxía do ruído e a enerxía do sinal modulado. Nun ambiente con ruído incerto, o rendemento do detector de características é mellor que o do detector de enerxía. O rendemento do detector de características baixo unha relación sinal-ruído baixa é limitado, ten unha complexidade computacional elevada e require un tempo de observación longo. Isto reduce o rendemento de datos do sistema CR. Co desenvolvemento da tecnoloxía de comunicación sen fíos, os recursos do espectro son cada vez máis tensos. Dado que a tecnoloxía CR pode aliviar este problema, prestouse atención á tecnoloxía CR nas redes de comunicación sen fíos e moitos estándares de redes de comunicación sen fíos introduciron a tecnoloxía de radio cognitiva. Como IEEE 802.11, IEEE 802.22 e IEEE 802.16h. No acordo 802.16h, hai un contido importante de selección dinámica de espectro para facilitar o uso de bandas de frecuencia de radio e televisión por parte de WiMAX, e o seu fundamento é a tecnoloxía de detección de espectro. No estándar internacional IEEE 802.11h para redes locais sen fíos, introducíronse dous conceptos importantes: selección dinámica de espectro (DFS) e control de potencia de transmisión (TPC), e a radio cognitiva aplicouse ás redes de área local sen fíos. No estándar 802.11y, a tecnoloxía de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) utilízase para ofrecer unha variedade de opcións de ancho de banda, que poden conseguir unha rápida conmutación do ancho de banda. Os sistemas WLAN (rede de área local sen fíos) poden aproveitar as características de OFDM para evitar a evasión axustando o ancho de banda e os parámetros de potencia de transmisión. Interfire con outros usuarios que traballan nesta banda de frecuencia. Dado que o sistema sen fíos de fibra óptica ten as vantaxes dun ancho de banda de comunicación de fibra óptica ampla e as características flexibles da comunicación sen fíos, foi amplamente utilizado. Nos últimos anos, a transmisión de sinais WLAN cognitivos de radiofrecuencia en fibra óptica chamou a atención. O autor da literatura [5-6] propuxo que os sinais de radio cognitivos do sistema ROF se transmitan baixo a arquitectura, e os experimentos de simulación mostran que o rendemento da rede foi mellorado.
2 Arquitectura do sistema de transmisión sen fíos de fibra óptica híbrida baseada en ROF
Co fin de satisfacer as necesidades dos servizos multimedia para a transmisión de vídeo, a emerxente fibra ata o fogar (FFTH) converterase na tecnoloxía de acceso de banda ancha definitiva e a rede óptica pasiva (PON) converteuse no foco de atención unha vez que chegue. fóra. Dado que os dispositivos utilizados na rede PON son dispositivos pasivos, non precisan fonte de alimentación, poden ser inmunes á influencia de interferencias electromagnéticas externas e raios, poden lograr unha transmisión transparente dos servizos e teñen unha alta fiabilidade do sistema. As redes PON inclúen principalmente redes ópticas pasivas de multiplexación por división de tempo (TDM-PON) e redes ópticas pasivas de multiplexación por división de lonxitude de onda (WDM-PON). En comparación con TDM-PON, WDM-PON ten as características de ancho de banda exclusivo para o usuario e alta seguridade, converténdose no futuro na rede de acceso óptico máis potencial. A figura 1 mostra o diagrama de bloques do sistema WDM-PON.