Ryšių tinklams plėtojant plačiajuostį ryšį ir mobilumą, optinio pluošto belaidžio ryšio sistema (ROF) integruoja optinio pluošto ryšį ir belaidį ryšį, suteikdama visapusiškai išnaudodama plačiajuosčio ryšio ir optinio pluošto linijų apsaugos nuo trikdžių privalumus, taip pat bevielį ryšį. . Patogios ir lanksčios funkcijos patenkina žmonių plačiajuosčio ryšio poreikį. Ankstyvoji ROF technologija daugiausia buvo skirta teikti aukšto dažnio belaidžio perdavimo paslaugas, tokias kaip milimetrinės bangos optinio pluošto perdavimas. Tobulėjant ir subrendus ROF technologijai, žmonės pradėjo tyrinėti hibridinius laidinius ir belaidžius perdavimo tinklus, tai yra optinio pluošto belaidžio ryšio (ROF) sistemas, kurios vienu metu teikia laidines ir belaidžias paslaugas. Sparčiai vystantis radijo ryšiams, vis labiau išryškėjo spektro išteklių trūkumas. Ryšio srityje spręstina problema tapo, kaip pagerinti spektro panaudojimą esant ribotiems belaidžiams ištekliams, siekiant sumažinti spektro išteklių pasiūlos ir paklausos prieštaravimą. Kognityvinis radijas (CR) yra intelektuali spektro dalijimosi technologija. Jis gali veiksmingai pagerinti spektro išteklių panaudojimą naudojant „antrinį“ įgaliotojo spektro naudojimą ir tapo tyrimų tašku ryšių srityje. 802.11 bevielis vietinis tinklas [1], 802.16 metropoliteno tinklas [2] ir 3G mobiliojo ryšio tinklas [3] pradėjo tyrinėti kognityvinės radijo technologijos taikymą sistemos pajėgumams gerinti, pradėjo tirti ROF technologija, leidžianti pasiekti mišrų skirtingų verslo signalų perdavimą[4]. Kognityviniai radijo ryšio optinio pluošto belaidžio ryšio tinklai, perduodantys laidinius ir belaidžius signalus, yra ateities ryšių tinklų plėtros tendencija. Kognityvine radijo technologija pagrįsta hibridinio perdavimo ROF sistema susiduria su daugybe naujų iššūkių, tokių kaip tinklo architektūros projektavimas, sluoksnio protokolo projektavimas, laidinių ir belaidžių moduliuotų signalų generavimas, pagrįstas keliomis paslaugomis, tinklo valdymas ir moduliuotų signalų identifikavimas.
1 Kognityvinė radijo technologija
Kognityvinis radijas yra veiksmingas būdas išspręsti spektro trūkumą ir nepakankamą spektro panaudojimą. Kognityvinis radijas yra išmani belaidžio ryšio sistema. Jis jaučia supančios aplinkos spektro panaudojimą ir adaptyviai koreguoja savo parametrus, mokydamasis pasiekti efektyvų panaudojimą. Spektro ištekliai ir patikimas ryšys. Kognityvinio radijo taikymas yra pagrindinė technologija, leidžianti realizuoti spektro išteklius nuo fiksuoto paskirstymo iki dinaminio paskirstymo. Kognityvinėje radijo sistemoje, siekiant apsaugoti įgaliotąjį vartotoją (arba tapti pagrindiniu vartotoju) nuo vergo vartotojo (arba CR vartotojo) trukdžių, spektro jutimo funkcija yra suvokti, ar įgaliotasis vartotojas egzistuoja. Kognityvinio radijo vartotojai gali laikinai naudotis dažnių juosta, kai stebima, ar nenaudojama įgalioto vartotojo naudojama dažnių juosta. Kai stebima, ar naudojama įgaliotojo vartotojo dažnių juosta, CR vartotojas išleidžia kanalą įgaliotam vartotojui, taip užtikrindamas, kad CR vartotojas netrukdytų įgaliotam vartotojui. Todėl kognityvinio belaidžio ryšio tinklas turi šias išskirtines savybes: (1) Pirminis vartotojas turi absoliučią pirmenybę prieiti prie kanalo. Viena vertus, kai įgaliotasis vartotojas neužima kanalo, antrinis vartotojas turi galimybę pasiekti neveikiantį kanalą; vėl pasirodžius pirminiam vartotojui, antrinis vartotojas turėtų laiku išeiti iš naudojamo kanalo ir grąžinti kanalą pagrindiniam vartotojui. Kita vertus, kai pagrindinis vartotojas užima kanalą, pagalbinis vartotojas gali pasiekti kanalą nepaveikdamas pagrindinio vartotojo paslaugų kokybės. (2) CR ryšio terminalas atlieka suvokimo, valdymo ir reguliavimo funkcijas. Pirma, CR ryšio terminalas gali suvokti dažnių spektrą ir kanalo aplinką darbo aplinkoje ir nustatyti spektro išteklių pasidalijimą bei paskirstymą pagal tam tikras taisykles pagal aptikimo rezultatus; kita vertus, CR ryšio terminalas turi galimybę tinkinti darbo parametrus, pvz., keisti. Tokie perdavimo parametrai kaip nešlio dažnis ir moduliacijos metodas gali prisitaikyti prie aplinkos pokyčių. Kognityviniuose belaidžio ryšio tinkluose spektro jutimas yra pagrindinė technologija. Dažniausiai naudojami spektro jutimo algoritmai apima energijos aptikimą, suderinto filtro aptikimą ir ciklostacionarių savybių aptikimo metodus. Šie metodai turi savų privalumų ir trūkumų. Šių algoritmų veikimas priklauso nuo anksčiau gautos informacijos. Esami spektro jutimo algoritmai yra: suderinto filtro, energijos detektoriaus ir savybių detektoriaus metodai. Suderintas filtras gali būti taikomas tik tada, kai žinomas pagrindinis signalas. Energijos detektorių galima pritaikyti tais atvejais, kai pagrindinis signalas nežinomas, tačiau jo veikimas pablogėja, kai naudojamas trumpas jutimo laikas. Kadangi pagrindinė funkcijų detektoriaus idėja yra naudoti signalo ciklostacionarumą, kad būtų galima aptikti per spektrinės koreliacijos funkciją. Triukšmas yra platus stacionarus signalas ir neturi koreliacijos, o moduliuotas signalas yra koreliuojamas ir ciklostacionarus. Todėl spektrinės koreliacijos funkcija gali atskirti triukšmo energiją ir moduliuoto signalo energiją. Aplinkoje su neapibrėžtu triukšmu funkcijų detektoriaus našumas yra geresnis nei energijos detektoriaus. Funkcijų detektoriaus veikimas esant žemam signalo ir triukšmo santykiui yra ribotas, turi didelį skaičiavimo sudėtingumą ir reikalauja ilgo stebėjimo laiko. Tai sumažina CR sistemos duomenų pralaidumą. Tobulėjant belaidžio ryšio technologijoms, spektro ištekliai tampa vis labiau įtempti. Kadangi CR technologija gali palengvinti šią problemą, belaidžio ryšio tinkluose į CR technologiją buvo atkreiptas dėmesys, o daugelis belaidžio ryšio tinklų standartų įdiegė kognityvinę radijo technologiją. Tokie kaip IEEE 802.11, IEEE 802.22 ir IEEE 802.16h. 802.16h sutartyje yra svarbus dinaminio spektro atrankos turinys, padedantis WiMAX naudoti radijo ir televizijos dažnių juostas, o jos pagrindas yra spektro jutimo technologija. Tarptautiniame belaidžių vietinių tinklų standarte IEEE 802.11h buvo pristatytos dvi svarbios sąvokos: dinaminis spektro pasirinkimas (DFS) ir perdavimo galios valdymas (TPC), o kognityvinis radijas pritaikytas belaidžiams vietiniams tinklams. 802.11y standarte naudojama ortogoninio dažnio padalijimo tankinimo (OFDM) technologija, suteikianti įvairias pralaidumo parinktis, leidžiančias greitai perjungti juostos plotį. WLAN (belaidžio vietinio tinklo) sistemos gali pasinaudoti OFDM ypatybėmis, kad būtų išvengta vengimo koreguojant pralaidumą ir perdavimo galios parametrus. Trukdyti kitiems naudotojams, dirbantiems šioje dažnių juostoje. Kadangi optinio pluošto belaidė sistema turi plataus optinio pluošto ryšio pralaidumo ir lanksčių belaidžio ryšio charakteristikų pranašumus, ji buvo plačiai naudojama. Pastaraisiais metais dėmesį patraukė radijo dažnio kognityvinių WLAN signalų perdavimas optiniu pluoštu. Literatūros [5-6] autorius pasiūlė, kad ROF sistema Kognityviniai radijo signalai būtų perduodami pagal architektūrą, o modeliavimo eksperimentai rodo, kad pagerėjo tinklo veikimas.
2 Hibridinės optinio pluošto belaidžio perdavimo sistemos architektūra ROF pagrindu
Siekiant patenkinti vaizdo perdavimo daugialypės terpės paslaugų poreikius, atsirandantis šviesolaidis į namus (FFTH) taps geriausia plačiajuosčio ryšio prieigos technologija, o pasyvusis optinis tinklas (PON) bus dėmesio centre. išeiti. Kadangi PON tinkle naudojami įrenginiai yra pasyvūs, jiems nereikia maitinimo, jie gali būti atsparūs išorinių elektromagnetinių trukdžių ir žaibo poveikiui, gali pasiekti skaidrų paslaugų perdavimą, pasižymi dideliu sistemos patikimumu. PON tinklai daugiausia apima pasyviuosius optinius tinklus su laiko dalijimu (TDM-PON) ir pasyviuosius optinius tinklus (WDM-PON). Palyginti su TDM-PON, WDM-PON pasižymi išskirtiniu vartotojo pralaidumu ir dideliu saugumu, todėl ateityje tampa potencialiausiu optinės prieigos tinklu. 1 paveiksle parodyta WDM-PON sistemos blokinė schema.