ດ້ວຍການພັດທະນາເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໄປສູ່ຄວາມກວ້າງຂອງແບນແລະການເຄື່ອນໄຫວ, ລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍໃຍແກ້ວນໍາແສງ (ROF) ປະສົມປະສານການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງແລະການສື່ສານໄຮ້ສາຍ, ໃຫ້ການຫຼິ້ນຢ່າງເຕັມທີ່ເພື່ອຄວາມໄດ້ປຽບຂອງບໍລະອົດແບນແລະຕ້ານການແຊກແຊງຂອງສາຍໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການສື່ສານໄຮ້ສາຍ. . ຄຸນສົມບັດທີ່ສະດວກ ແລະປ່ຽນແປງໄດ້ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງປະຊາຊົນສຳລັບບໍລະອົດແບນ. ເຕັກໂນໂລຍີ ROF ຕົ້ນແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນອຸທິດຕົນເພື່ອສະຫນອງການບໍລິການສາຍສົ່ງໄຮ້ສາຍທີ່ມີຄວາມຖີ່ສູງ, ເຊັ່ນການສົ່ງເສັ້ນໄຍ optical wave millimeter. ດ້ວຍການພັດທະນາແລະການເຕີບໃຫຍ່ຂອງເທກໂນໂລຍີ ROF, ປະຊາຊົນໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນສຶກສາລະບົບສາຍສົ່ງແລະໄຮ້ສາຍແບບປະສົມ, ນັ້ນແມ່ນ, ລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍໃຍແກ້ວນໍາແສງ (ROF) ທີ່ໃຫ້ບໍລິການສາຍແລະໄຮ້ສາຍໃນເວລາດຽວກັນ. ດ້ວຍການພັດທະນາຢ່າງວ່ອງໄວຂອງການສື່ສານວິທະຍຸ, ການຂາດແຄນຊັບພະຍາກອນສະເພາະນັບມື້ນັບພົ້ນເດັ່ນຂຶ້ນ. ວິທີການປັບປຸງການນໍາໃຊ້ spectrum ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງຊັບພະຍາກອນໄຮ້ສາຍທີ່ຈໍາກັດເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຂັດແຍ້ງລະຫວ່າງການສະຫນອງແລະຄວາມຕ້ອງການຂອງຊັບພະຍາກອນ spectrum ໄດ້ກາຍເປັນບັນຫາທີ່ຈະແກ້ໄຂໃນດ້ານການສື່ສານ. ວິທະຍຸມັນສະຫມອງ (CR) ເປັນເຕັກໂນໂລຊີການແບ່ງປັນ spectrum ອັດສະລິຍະ. ມັນສາມາດປັບປຸງປະສິດທິຜົນການນໍາໃຊ້ຊັບພະຍາກອນ spectrum ໂດຍຜ່ານ "ການນໍາໃຊ້ຮອງ" ຂອງ spectrum ອະນຸຍາດ, ແລະໄດ້ກາຍເປັນຈຸດສຸມການຄົ້ນຄວ້າໃນຂົງເຂດການສື່ສານ. ໃນ 802.11 ເຄືອຂ່າຍທ້ອງຖິ່ນໄຮ້ສາຍ [1], 802.16 ເຄືອຂ່າຍພື້ນທີ່ metropolitan [2] ແລະເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໂທລະສັບມືຖື 3G [3] ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນການສຶກສາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຕັກໂນໂລຊີວິທະຍຸມັນສະຫມອງເພື່ອປັບປຸງຄວາມສາມາດຂອງລະບົບ, ແລະໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນການສຶກສາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ ເທກໂນໂລຍີ ROF ເພື່ອບັນລຸການສົ່ງສັນຍານແບບປະສົມຂອງທຸລະກິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ[4]. ເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໄຮ້ສາຍໃຍແກ້ວນໍາແສງທີ່ອີງໃສ່ວິທະຍຸມັນສະຫມອງທີ່ສົ່ງສັນຍານແບບມີສາຍແລະໄຮ້ສາຍແມ່ນແນວໂນ້ມການພັດທະນາຂອງເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໃນອະນາຄົດ. ລະບົບສາຍສົ່ງ ROF ແບບປະສົມໂດຍອີງໃສ່ເທັກໂນໂລຍີວິທະຍຸທີ່ມັນສະຫມອງປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍໃຫມ່ຫຼາຍເຊັ່ນການອອກແບບສະຖາປັດຕະຍະກໍາເຄືອຂ່າຍ, ການອອກແບບໂປໂຕຄອນຊັ້ນ, ການຜະລິດສັນຍານໂມດູນແບບມີສາຍແລະໄຮ້ສາຍໂດຍອີງໃສ່ຫຼາຍການບໍລິການ, ການຄຸ້ມຄອງເຄືອຂ່າຍແລະການກໍານົດສັນຍານ modulated.
1 ເທັກໂນໂລຍີວິທະຍຸຄວາມຮູ້
ວິທະຍຸມັນສະຫມອງເປັນວິທີການທີ່ມີປະສິດທິຜົນເພື່ອແກ້ໄຂການຂາດ spectrum ແລະ underutilization ຂອງ spectrum. ວິທະຍຸສະຫມອງເປັນລະບົບການສື່ສານໄຮ້ສາຍອັດສະລິຍະ. ມັນຮັບຮູ້ເຖິງການນໍາໃຊ້ spectrum ຂອງສະພາບແວດລ້ອມອ້ອມຂ້າງແລະປັບຕົວກໍານົດການຂອງຕົນເອງປັບຕົວໂດຍຜ່ານການຮຽນຮູ້ເພື່ອບັນລຸການນໍາໃຊ້ປະສິດທິພາບ. ຊັບພະຍາກອນ Spectrum ແລະການສື່ສານທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງວິທະຍຸມັນສະຫມອງເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນເພື່ອຮັບຮູ້ຊັບພະຍາກອນ spectrum ຈາກການຈັດສັນຄົງທີ່ໄປສູ່ການຈັດສັນແບບເຄື່ອນໄຫວ. ໃນລະບົບວິທະຍຸສະຕິປັນຍາ, ເພື່ອປົກປ້ອງຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດ (ຫຼືກາຍເປັນຜູ້ໃຊ້ຕົ້ນສະບັບ) ຈາກການແຊກແຊງຈາກຜູ້ໃຊ້ສໍາລອງ (ຫຼືຜູ້ໃຊ້ CR), ຫນ້າທີ່ຂອງ spectrum sensing ແມ່ນເພື່ອຮັບຮູ້ວ່າຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດມີຢູ່. ຜູ້ໃຊ້ວິທະຍຸສະຕິປັນຍາສາມາດໃຊ້ແຖບຄວາມຖີ່ຊົ່ວຄາວເມື່ອມັນຖືກກວດສອບວ່າແຖບຄວາມຖີ່ທີ່ໃຊ້ໂດຍຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້. ເມື່ອມັນຖືກກວດສອບວ່າແຖບຄວາມຖີ່ຂອງຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດແມ່ນໃຊ້ຢູ່, ຜູ້ໃຊ້ CR ປ່ອຍຊ່ອງໃຫ້ກັບຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດ, ດັ່ງນັ້ນການຮັບປະກັນວ່າຜູ້ໃຊ້ CR ບໍ່ແຊກແຊງຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດ. ດັ່ງນັ້ນ, ເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໄຮ້ສາຍສະຕິປັນຍາມີຄຸນສົມບັດທີ່ໂດດເດັ່ນດັ່ງນີ້: (1) ຜູ້ໃຊ້ຫຼັກມີບູລິມະສິດຢ່າງແທ້ຈິງໃນການເຂົ້າເຖິງຊ່ອງທາງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເມື່ອຜູ້ໃຊ້ທີ່ໄດ້ຮັບອະນຸຍາດບໍ່ໄດ້ຄອບຄອງຊ່ອງທາງ, ຜູ້ໃຊ້ຂັ້ນສອງມີໂອກາດທີ່ຈະເຂົ້າເຖິງຊ່ອງທາງທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດ; ເມື່ອຜູ້ໃຊ້ຫຼັກປະກົດຕົວອີກຄັ້ງ, ຜູ້ໃຊ້ສຳຮອງຄວນອອກຈາກຊ່ອງທີ່ໃຊ້ໃນເວລານັ້ນ ແລະສົ່ງຄືນຊ່ອງໃຫ້ກັບຜູ້ໃຊ້ຫຼັກ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເມື່ອຜູ້ໃຊ້ຕົ້ນສະບັບຄອບຄອງຊ່ອງທາງ, ຜູ້ໃຊ້ສໍາລອງສາມາດເຂົ້າເຖິງຊ່ອງທາງໂດຍບໍ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບການບໍລິການຂອງຜູ້ໃຊ້ຕົ້ນສະບັບ. (2) ສະຖານີການສື່ສານ CR ມີຫນ້າທີ່ຂອງການຮັບຮູ້, ການຄຸ້ມຄອງແລະການປັບຕົວ. ຫນ້າທໍາອິດ, terminal ການສື່ສານ CR ສາມາດຮັບຮູ້ຄວາມຖີ່ຂອງ spectrum ແລະຊ່ອງທາງຊ່ອງໃນສະພາບແວດລ້ອມການເຮັດວຽກ, ແລະກໍານົດການແບ່ງປັນແລະການຈັດສັນຊັບພະຍາກອນ spectrum ຕາມກົດລະບຽບສະເພາະໃດຫນຶ່ງຕາມຜົນການຊອກຄົ້ນຫາ; ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງ, ປາຍການສື່ສານ CR ມີຄວາມສາມາດທີ່ຈະປັບຕົວກໍານົດການເຮັດວຽກອອນໄລນ໌, ເຊັ່ນ: ການປ່ຽນແປງຕົວກໍານົດການສາຍສົ່ງເຊັ່ນຄວາມຖີ່ຂອງບັນທຸກແລະວິທີການ modulation ສາມາດປັບຕົວກັບການປ່ຽນແປງສະພາບແວດລ້ອມ. ໃນເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໄຮ້ສາຍມັນສະຫມອງ, ການຮັບຮູ້ spectrum ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນ. ຂັ້ນຕອນການຮັບຮູ້ spectrum ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປລວມມີການກວດຫາພະລັງງານ, ການກວດຫາຕົວກອງທີ່ກົງກັນ, ແລະວິທີການກວດສອບຄຸນສົມບັດຂອງ cyclostationary. ວິທີການເຫຼົ່ານີ້ມີຂໍ້ດີແລະຂໍ້ເສຍຂອງຕົນເອງ. ການປະຕິບັດຂອງສູດການຄິດໄລ່ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຂຶ້ນກັບຂໍ້ມູນເບື້ອງຕົ້ນທີ່ໄດ້ຮັບ. ຂັ້ນຕອນການຮັບຮູ້ spectrum ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວແມ່ນ: ການກັ່ນຕອງທີ່ກົງກັນ, ເຄື່ອງກວດຈັບພະລັງງານແລະວິທີການເຄື່ອງກວດຈັບຄຸນສົມບັດ. ການກັ່ນຕອງທີ່ກົງກັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ພຽງແຕ່ໃນເວລາທີ່ສັນຍານຕົ້ນຕໍແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ. ເຄື່ອງກວດຈັບພະລັງງານສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ກັບສະຖານະການທີ່ສັນຍານຕົ້ນຕໍແມ່ນບໍ່ຮູ້, ແຕ່ການປະຕິບັດຂອງມັນຫຼຸດລົງເມື່ອໃຊ້ເວລາການຮັບຮູ້ສັ້ນ. ເນື່ອງຈາກວ່າແນວຄວາມຄິດຕົ້ນຕໍຂອງເຄື່ອງກວດຈັບຄຸນນະສົມບັດແມ່ນການນໍາໃຊ້ cyclostationarity ຂອງສັນຍານທີ່ຈະກວດພົບໂດຍຜ່ານຫນ້າທີ່ spectral correlation. ສິ່ງລົບກວນແມ່ນສັນຍານ stationary ຢ່າງກວ້າງຂວາງແລະບໍ່ມີການພົວພັນກັນ, ໃນຂະນະທີ່ສັນຍານ modulated ແມ່ນ correlated ແລະ cyclostationary. ດັ່ງນັ້ນ, ການທໍາງານຂອງ spectral correlation ສາມາດຈໍາແນກພະລັງງານຂອງສິ່ງລົບກວນແລະພະລັງງານຂອງສັນຍານ modulated ໄດ້. ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີສິ່ງລົບກວນທີ່ບໍ່ແນ່ນອນ, ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງກວດຈັບຄຸນນະສົມບັດແມ່ນດີກ່ວາເຄື່ອງກວດຈັບພະລັງງານ. ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງກວດຈັບຄຸນສົມບັດພາຍໃຕ້ອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນຕໍ່າແມ່ນຈໍາກັດ, ມີຄວາມຊັບຊ້ອນໃນຄອມພິວເຕີ້ສູງ, ແລະຕ້ອງການເວລາສັງເກດຍາວ. ນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການສົ່ງຂໍ້ມູນຂອງລະບົບ CR. ດ້ວຍການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີການສື່ສານໄຮ້ສາຍ, ຊັບພະຍາກອນ spectrum ແມ່ນມີຄວາມເຄັ່ງຕຶງຫຼາຍຂຶ້ນ. ເນື່ອງຈາກວ່າເທກໂນໂລຍີ CR ສາມາດບັນເທົາບັນຫານີ້ໄດ້, ເຕັກໂນໂລຢີ CR ໄດ້ຖືກເອົາໃຈໃສ່ໃນເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໄຮ້ສາຍ, ແລະມາດຕະຖານເຄືອຂ່າຍການສື່ສານໄຮ້ສາຍຈໍານວນຫຼາຍໄດ້ນໍາສະເຫນີເຕັກໂນໂລຢີວິທະຍຸມັນສະຫມອງ. ເຊັ່ນ: IEEE 802.11, IEEE 802.22 ແລະ IEEE 802.16h. ໃນຂໍ້ຕົກລົງ 802.16h, ມີເນື້ອໃນທີ່ສໍາຄັນຂອງການຄັດເລືອກ spectrum ແບບເຄື່ອນໄຫວເພື່ອອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການນໍາໃຊ້ WiMAX ຂອງຄື້ນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸແລະໂທລະພາບ, ແລະພື້ນຖານຂອງມັນແມ່ນເຕັກໂນໂລຊີ spectrum sensing. ໃນມາດຕະຖານສາກົນ IEEE 802.11h ສໍາລັບເຄືອຂ່າຍທ້ອງຖິ່ນໄຮ້ສາຍ, ສອງແນວຄວາມຄິດທີ່ສໍາຄັນໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີ: ການຄັດເລືອກ spectrum ແບບເຄື່ອນໄຫວ (DFS) ແລະການຄວບຄຸມພະລັງງານ (TPC), ແລະວິທະຍຸມັນສະຫມອງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ກັບເຄືອຂ່າຍທ້ອງຖິ່ນໄຮ້ສາຍ. ໃນມາດຕະຖານ 802.11y, ເທກໂນໂລຍີ multiplexing ການແບ່ງຄວາມຖີ່ orthogonal (OFDM) ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອສະຫນອງທາງເລືອກແບນວິດທີ່ຫລາກຫລາຍ, ເຊິ່ງສາມາດບັນລຸການປ່ຽນແບນວິດຢ່າງໄວວາ. ລະບົບ WLAN (wireless local area network) ລະບົບສາມາດໃຊ້ປະໂຍດຈາກຄຸນລັກສະນະຂອງ OFDM ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຫຼີກເວັ້ນໂດຍການປັບແບນວິດແລະຕົວກໍານົດການສົ່ງພະລັງງານ. ຂັດຂວາງຜູ້ໃຊ້ອື່ນໆທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນແຖບຄວາມຖີ່ນີ້. ເນື່ອງຈາກວ່າລະບົບໄຮ້ສາຍໃຍແກ້ວນໍາແສງມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງແບນວິດການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical ກວ້າງແລະລັກສະນະທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງການສື່ສານໄຮ້ສາຍ, ມັນໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ການຖ່າຍທອດສັນຍານ WLAN ຄວາມຖີ່ວິທະຍຸໃນເສັ້ນໄຍ optical ໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈ. ຜູ້ຂຽນຂອງວັນນະຄະດີ [5-6] ສະເຫນີວ່າລະບົບ ROF ສັນຍານວິທະຍຸສະຕິປັນຍາຖືກຖ່າຍທອດພາຍໃຕ້ສະຖາປັດຕະຍະກໍາ, ແລະການທົດລອງຈໍາລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການປະຕິບັດເຄືອຂ່າຍໄດ້ຮັບການປັບປຸງ.
2 ROF-based hybrid optical ລະບົບສາຍສົ່ງໄຮ້ສາຍສະຖາປັດຕະຍະກໍາ
ເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການບໍລິການມັນຕິມີເດຍສໍາລັບການຖ່າຍທອດວິດີໂອ, ເສັ້ນໄຍກັບບ້ານ (FFTH) ທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນຈະກາຍເປັນເຕັກໂນໂລຢີການເຂົ້າເຖິງບໍລະອົດແບນສູງສຸດ, ແລະເຄືອຂ່າຍ optical ແບບ passive (PON) ໄດ້ກາຍເປັນຈຸດສຸມຂອງຄວາມສົນໃຈເມື່ອມັນມາ. ອອກ. ເນື່ອງຈາກອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ໃນເຄືອຂ່າຍ PON ແມ່ນອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີ, ພວກເຂົາບໍ່ຕ້ອງການການສະຫນອງພະລັງງານ, ສາມາດຕ້ານທານກັບອິດທິພົນຂອງການແຊກແຊງທາງແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າພາຍນອກແລະຟ້າຜ່າ, ສາມາດບັນລຸການບໍລິການສົ່ງຜ່ານໂປ່ງໃສ, ແລະມີຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງລະບົບສູງ. ເຄືອຂ່າຍ PON ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍການແບ່ງເວລາ multiplexing passive optical networks (TDM-PON) ແລະ wavelength division multiplexing passive optical networks (WDM-PON). ເມື່ອປຽບທຽບກັບ TDM-PON, WDM-PON ມີລັກສະນະສະເພາະຂອງແບນວິດຂອງຜູ້ໃຊ້ແລະຄວາມປອດໄພສູງ, ກາຍເປັນເຄືອຂ່າຍການເຂົ້າເຖິງ optical ທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ສຸດໃນອະນາຄົດ. ຮູບທີ 1 ສະແດງແຜນຜັງບລັອກຂອງລະບົບ WDM-PON.