ფართოზოლოვანი და მობილურობისკენ საკომუნიკაციო ქსელების განვითარებით, ოპტიკურ-ბოჭკოვანი უკაბელო საკომუნიკაციო სისტემა (ROF) აერთიანებს ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციას და უსადენო კომუნიკაციას, რაც სრულყოფილად ასახავს ფართოზოლოვანი და ოპტიკური ბოჭკოვანი ხაზების ჩარევის საწინააღმდეგო უპირატესობებს, ასევე უკაბელო კომუნიკაციას. . მოსახერხებელი და მოქნილი ფუნქციები აკმაყოფილებს ხალხის მოთხოვნას ფართოზოლოვან ქსელზე. ადრეული ROF ტექნოლოგია ძირითადად ეძღვნებოდა მაღალი სიხშირის უკაბელო გადაცემის სერვისებს, როგორიცაა მილიმეტრიანი ტალღის ოპტიკური ბოჭკოების გადაცემა. ROF ტექნოლოგიის განვითარებასთან და მომწიფებასთან ერთად, ადამიანებმა დაიწყეს ჰიბრიდული სადენიანი და უკაბელო გადამცემი ქსელების შესწავლა, ანუ ოპტიკური ბოჭკოვანი უკაბელო კომუნიკაციის სისტემები (ROF), რომლებიც ერთდროულად უზრუნველყოფენ სადენიანი და უკაბელო სერვისებს. რადიოკავშირების სწრაფი განვითარებით, სპექტრული რესურსების დეფიციტი სულ უფრო და უფრო თვალსაჩინო ხდება. როგორ გავაუმჯობესოთ სპექტრის უტილიზაცია შეზღუდული უკაბელო რესურსების პირობებში, სპექტრის რესურსების მიწოდებასა და მოთხოვნას შორის წინააღმდეგობის შესამსუბუქებლად, გადასაჭრელ პრობლემად იქცა საკომუნიკაციო სფეროში. შემეცნებითი რადიო (CR) არის ინტელექტუალური სპექტრის გაზიარების ტექნოლოგია. მას შეუძლია ეფექტურად გააუმჯობესოს სპექტრის რესურსების გამოყენება ავტორიზებული სპექტრის „მეორადი გამოყენების“ მეშვეობით და გახდა კვლევის ცხელ წერტილად კომუნიკაციების სფეროში. 802.11 უკაბელო ლოკალურ ქსელში [1], 802.16 მეტროპოლიტენის ქსელში [2] და 3G მობილურ საკომუნიკაციო ქსელში [3] დაიწყეს კოგნიტური რადიოტექნოლოგიის გამოყენების შესწავლა სისტემის შესაძლებლობების გასაუმჯობესებლად და დაიწყეს გამოყენების შესწავლა ROF ტექნოლოგია სხვადასხვა ბიზნეს სიგნალების შერეული გადაცემის მისაღწევად[4]. კოგნიტური რადიოზე დაფუძნებული ოპტიკური ბოჭკოვანი უკაბელო საკომუნიკაციო ქსელები, რომლებიც გადასცემენ სადენიანი და უკაბელო სიგნალებს, არის მომავალი საკომუნიკაციო ქსელების განვითარების ტენდენცია. კოგნიტურ რადიო ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ჰიბრიდული გადაცემის ROF სისტემა მრავალი ახალი გამოწვევის წინაშე დგას, როგორიცაა ქსელის არქიტექტურის დიზაინი, ფენის პროტოკოლის დიზაინი, სადენიანი და უსადენო მოდულირებული სიგნალების გენერირება მრავალ სერვისზე დაყრდნობით, ქსელის მართვა და მოდულირებული სიგნალების იდენტიფიკაცია.
1 შემეცნებითი რადიო ტექნოლოგია
შემეცნებითი რადიო არის ეფექტური გზა სპექტრის ნაკლებობისა და სპექტრის არასაკმარისი გამოყენების გადასაჭრელად. შემეცნებითი რადიო არის ინტელექტუალური უკაბელო საკომუნიკაციო სისტემა. ის გრძნობს მიმდებარე გარემოს სპექტრის გამოყენებას და ადაპტირებულად არეგულირებს საკუთარ პარამეტრებს სწავლის გზით ეფექტური გამოყენების მისაღწევად. სპექტრის რესურსები და საიმედო კომუნიკაცია. შემეცნებითი რადიოს გამოყენება საკვანძო ტექნოლოგიაა სპექტრის რესურსის რეალიზებისთვის ფიქსირებული განაწილებიდან დინამიურ განაწილებამდე. კოგნიტურ რადიო სისტემაში, რათა დავიცვათ ავტორიზებული მომხმარებელი (ან გახდეს მთავარი მომხმარებელი) მონა მომხმარებლის (ან CR მომხმარებლის) ჩარევისგან, სპექტრის ზონდირების ფუნქციაა იმის აღქმა, არსებობს თუ არა ავტორიზებული მომხმარებელი. შემეცნებითი რადიოს მომხმარებლებს შეუძლიათ დროებით გამოიყენონ სიხშირის დიაპაზონი, როდესაც მონიტორინგი ხდება, რომ ავტორიზებული მომხმარებლის მიერ გამოყენებული სიხშირის დიაპაზონი არ გამოიყენება. როდესაც კონტროლდება, რომ ავტორიზებული მომხმარებლის სიხშირის დიაპაზონი გამოიყენება, CR მომხმარებელი ათავისუფლებს არხს ავტორიზებულ მომხმარებელს, რითაც უზრუნველყოფს, რომ CR მომხმარებელი არ ჩაერიოს ავტორიზებულ მომხმარებელს. ამრიგად, შემეცნებით უკაბელო საკომუნიკაციო ქსელს აქვს შემდეგი გამორჩეული მახასიათებლები: (1) მთავარ მომხმარებელს აქვს აბსოლუტური პრიორიტეტი არხზე წვდომისთვის. ერთის მხრივ, როდესაც ავტორიზებული მომხმარებელი არ იკავებს არხს, მეორად მომხმარებელს აქვს შესაძლებლობა შევიდეს უმოქმედო არხზე; როდესაც პირველადი მომხმარებელი ხელახლა გამოჩნდება, მეორადმა მომხმარებელმა დროულად უნდა დატოვოს გამოყენებული არხი და დაუბრუნოს არხი ძირითად მომხმარებელს. მეორეს მხრივ, როდესაც მთავარი მომხმარებელი იკავებს არხს, slave მომხმარებელს შეუძლია არხზე წვდომა ძირითადი მომხმარებლის სერვისის ხარისხზე გავლენის გარეშე. (2) CR საკომუნიკაციო ტერმინალს აქვს აღქმის, მართვის და კორექტირების ფუნქციები. პირველი, CR საკომუნიკაციო ტერმინალს შეუძლია აღიქვას სიხშირის სპექტრი და არხის გარემო სამუშაო გარემოში, და განსაზღვროს სპექტრის რესურსების გაზიარება და განაწილება გარკვეული წესების მიხედვით, გამოვლენის შედეგების მიხედვით; მეორეს მხრივ, CR საკომუნიკაციო ტერმინალს აქვს შესაძლებლობა მოახდინოს სამუშაო პარამეტრების ონლაინ რეჟიმში რეგულირება, როგორიცაა შეცვლა. კოგნიტურ უკაბელო საკომუნიკაციო ქსელებში, სპექტრის ზონდირება არის საკვანძო ტექნოლოგია. ფართოდ გამოყენებული სპექტრის სენსორული ალგორითმები მოიცავს ენერგიის გამოვლენას, შესაბამისი ფილტრის გამოვლენას და ციკლოსტაციონარული მახასიათებლების გამოვლენის მეთოდებს. ამ მეთოდებს აქვთ საკუთარი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. ამ ალგორითმების შესრულება დამოკიდებულია წინასწარ მიღებულ ინფორმაციაზე. სპექტრის ზონდირების არსებული ალგორითმებია: შესაბამისი ფილტრი, ენერგიის დეტექტორი და ფუნქციების დეტექტორის მეთოდები. შესაბამისი ფილტრის გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ცნობილია ძირითადი სიგნალი. ენერგიის დეტექტორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმ სიტუაციაში, როდესაც ძირითადი სიგნალი უცნობია, მაგრამ მისი შესრულება უარესდება, როდესაც გამოიყენება მოკლე ზონდირება. იმის გამო, რომ ფუნქციის დეტექტორის მთავარი იდეა არის სიგნალის ციკლოსტაციონალურობის გამოყენება სპექტრული კორელაციის ფუნქციის გამოსავლენად. ხმაური არის ფართო სტაციონარული სიგნალი და არ გააჩნია კორელაცია, ხოლო მოდულირებული სიგნალი არის კორელაციური და ციკლოსტაციონარული. ამრიგად, სპექტრული კორელაციის ფუნქციას შეუძლია განასხვავოს ხმაურის ენერგია და მოდულირებული სიგნალის ენერგია. გაურკვეველი ხმაურის მქონე გარემოში, ფუნქციის დეტექტორის მოქმედება უკეთესია, ვიდრე ენერგიის დეტექტორის. მახასიათებლის დეტექტორის მოქმედება სიგნალ-ხმაურის დაბალი თანაფარდობის პირობებში შეზღუდულია, აქვს მაღალი გამოთვლითი სირთულე და მოითხოვს ხანგრძლივ დაკვირვებას. ეს ამცირებს CR სისტემის მონაცემთა გამტარუნარიანობას. უკაბელო საკომუნიკაციო ტექნოლოგიების განვითარებით, სპექტრის რესურსები სულ უფრო და უფრო იძაბება. იმის გამო, რომ CR ტექნოლოგიას შეუძლია შეამსუბუქოს ეს პრობლემა, CR ტექნოლოგიას მიექცა ყურადღება უსადენო საკომუნიკაციო ქსელებში და ბევრმა უკაბელო საკომუნიკაციო ქსელის სტანდარტმა შემოიღო კოგნიტური რადიო ტექნოლოგია. როგორიცაა IEEE 802.11, IEEE 802.22 და IEEE 802.16h. 802.16h შეთანხმებაში არის დინამიური სპექტრის შერჩევის მნიშვნელოვანი შინაარსი WiMAX-ის მიერ რადიოსა და სატელევიზიო სიხშირის დიაპაზონების გამოყენების გასაადვილებლად და მისი საფუძველია სპექტრის სენსორული ტექნოლოგია. უკაბელო ლოკალური ქსელების IEEE 802.11h საერთაშორისო სტანდარტში დაინერგა ორი მნიშვნელოვანი კონცეფცია: დინამიური სპექტრის შერჩევა (DFS) და გადაცემის სიმძლავრის კონტროლი (TPC) და კოგნიტური რადიო გამოიყენება უსადენო ლოკალურ ქსელებზე. 802.11y სტანდარტში, ორთოგონალური სიხშირის გაყოფის მულტიპლექსირების (OFDM) ტექნოლოგია გამოიყენება გამტარუნარიანობის სხვადასხვა ვარიანტების უზრუნველსაყოფად, რომელთა საშუალებითაც შესაძლებელია სიჩქარის სწრაფი გადართვა. WLAN (უკაბელო ლოკალური ქსელი) სისტემებს შეუძლიათ ისარგებლონ OFDM-ის მახასიათებლებით, რათა თავიდან აიცილონ თავიდან აცილება გამტარუნარიანობის რეგულირებით და გადაცემის სიმძლავრის პარამეტრებით. ჩაერიეთ ამ სიხშირის დიაპაზონში მომუშავე სხვა მომხმარებლებს. იმის გამო, რომ ოპტიკურ-ბოჭკოვანი უკაბელო სისტემას აქვს ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კომუნიკაციის სიჩქარის და უკაბელო კომუნიკაციის მოქნილი მახასიათებლების უპირატესობები, იგი ფართოდ გამოიყენება. ბოლო წლებში ყურადღება მიიპყრო რადიოსიხშირული კოგნიტური WLAN სიგნალების გადაცემამ ოპტიკურ ბოჭკოში. ლიტერატურის ავტორმა [5-6] შესთავაზა, რომ ROF სისტემა კოგნიტური რადიოსიგნალები გადაიცემა არქიტექტურის ქვეშ და სიმულაციური ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ ქსელის მუშაობა გაუმჯობესებულია.
2 ROF-ზე დაფუძნებული ჰიბრიდული ოპტიკური ბოჭკოვანი უსადენო გადაცემის სისტემის არქიტექტურა
ვიდეო გადაცემის მულტიმედიური სერვისების მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად, განვითარებადი ბოჭკოვანი სახლამდე (FFTH) გახდება ფართოზოლოვანი წვდომის საბოლოო ტექნოლოგია, ხოლო პასიური ოპტიკური ქსელი (PON) ყურადღების ცენტრში მოქცევის შემდეგ გახდება. გარეთ. ვინაიდან PON ქსელში გამოყენებული მოწყობილობები პასიური მოწყობილობებია, მათ არ სჭირდებათ ელექტრომომარაგება, შეიძლება იყვნენ იმუნური გარე ელექტრომაგნიტური ჩარევისა და ელვის გავლენისგან, შეუძლიათ მიაღწიონ სერვისების გამჭვირვალე გადაცემას და აქვთ სისტემის მაღალი საიმედოობა. PON ქსელები ძირითადად მოიცავს დროის გაყოფის მულტიპლექსირებელ პასიურ ოპტიკურ ქსელებს (TDM-PON) და ტალღის სიგრძის გაყოფის მულტიპლექსირებელ პასიურ ოპტიკურ ქსელებს (WDM-PON). TDM-PON-თან შედარებით, WDM-PON-ს აქვს მომხმარებლის ექსკლუზიური გამტარუნარიანობის და მაღალი უსაფრთხოების მახასიათებლები, რაც მომავალში გახდება ყველაზე პოტენციური ოპტიკური წვდომის ქსელი. სურათი 1 გვიჩვენებს WDM-PON სისტემის ბლოკ-სქემას.