Attīstoties sakaru tīkliem platjoslas un mobilitātes virzienā, optiskās šķiedras bezvadu sakaru sistēma (ROF) integrē optiskās šķiedras sakarus un bezvadu sakarus, pilnībā izmantojot platjoslas priekšrocības un optisko šķiedru līniju prettraucējumus, kā arī bezvadu sakarus. . Ērtas un elastīgas funkcijas apmierina cilvēku pieprasījumu pēc platjoslas. Agrīnā ROF tehnoloģija galvenokārt bija paredzēta augstfrekvences bezvadu pārraides pakalpojumu nodrošināšanai, piemēram, milimetru viļņu optiskās šķiedras pārraidei. Līdz ar ROF tehnoloģijas attīstību un briedumu cilvēki sāka pētīt hibrīdus vadu un bezvadu pārraides tīklus, tas ir, optiskās šķiedras bezvadu sakaru (ROF) sistēmas, kas nodrošina vadu un bezvadu pakalpojumus vienlaikus. Strauji attīstoties radiosakariem, arvien vairāk iezīmējas spektra resursu trūkums. Kā uzlabot spektra izmantošanu ierobežotu bezvadu resursu apstākļos, lai mazinātu pretrunu starp spektra resursu piedāvājumu un pieprasījumu, ir kļuvis par risināmu problēmu sakaru jomā. Kognitīvais radio (CR) ir vieda spektra koplietošanas tehnoloģija. Tas var efektīvi uzlabot spektra resursu izmantošanu, izmantojot atļautā spektra "sekundāro izmantošanu", un tas ir kļuvis par pētniecības karsto punktu sakaru jomā. 802.11 bezvadu lokālajā tīklā [1], 802.16 metropoles tīklā [2] un 3G mobilo sakaru tīklā [3] ir sākuši pētīt kognitīvās radiotehnoloģijas pielietojumu sistēmas kapacitātes uzlabošanai, kā arī sāka pētīt ROF tehnoloģija, lai panāktu dažādu biznesa signālu jauktu pārraidi[4]. Kognitīvie radiosakaru optiskās šķiedras bezvadu sakaru tīkli, kas pārraida vadu un bezvadu signālus, ir nākotnes sakaru tīklu attīstības tendence. Hibrīda pārraides ROF sistēma, kuras pamatā ir kognitīvā radio tehnoloģija, saskaras ar daudziem jauniem izaicinājumiem, piemēram, tīkla arhitektūras projektēšanu, slāņa protokola dizainu, vadu un bezvadu modulētu signālu ģenerēšanu, pamatojoties uz vairākiem pakalpojumiem, tīkla pārvaldību un modulētu signālu identificēšanu.
1 Kognitīvā radio tehnoloģija
Kognitīvais radio ir efektīvs veids, kā atrisināt spektra trūkumu un spektra nepietiekamu izmantošanu. Kognitīvā radio ir inteliģenta bezvadu sakaru sistēma. Tā uztver apkārtējās vides spektra izmantošanu un adaptīvi pielāgo savus parametrus, mācoties, lai panāktu efektīvu izmantošanu. Spektra resursi un uzticama komunikācija. Kognitīvās radio pielietojums ir galvenā tehnoloģija, lai realizētu spektra resursus no fiksētas piešķiršanas līdz dinamiskai piešķiršanai. Kognitīvajā radio sistēmā, lai aizsargātu autorizētu lietotāju (vai kļūtu par galveno lietotāju) no palīglietotāja (vai CR lietotāja) traucējumiem, spektra noteikšanas funkcija ir uztvert, vai pastāv autorizēts lietotājs. Kognitīvie radio lietotāji var īslaicīgi izmantot frekvenču joslu, ja tiek uzraudzīts, vai netiek izmantota autorizētā lietotāja izmantotā frekvenču josla. Kad tiek uzraudzīts, vai tiek izmantota autorizētā lietotāja frekvenču josla, CR lietotājs atbrīvo kanālu autorizētajam lietotājam, tādējādi nodrošinot, ka CR lietotājs netraucē autorizētajam lietotājam. Tāpēc kognitīvajam bezvadu sakaru tīklam ir šādas galvenās iezīmes: (1) primārajam lietotājam ir absolūta prioritāte, lai piekļūtu kanālam. No vienas puses, kad autorizētais lietotājs neaizņem kanālu, sekundārajam lietotājam ir iespēja piekļūt dīkstāves kanālam; kad primārais lietotājs atkal parādās, sekundārajam lietotājam ir laikus jāiziet no izmantotā kanāla un jāatgriež kanāls primārajam lietotājam. No otras puses, kad galvenais lietotājs aizņem kanālu, pakārtotais lietotājs var piekļūt kanālam, neietekmējot galvenā lietotāja pakalpojumu kvalitāti. (2) CR sakaru terminālim ir uztveres, pārvaldības un regulēšanas funkcijas. Pirmkārt, CR sakaru terminālis var uztvert frekvenču spektra un kanālu vidi darba vidē un noteikt spektra resursu koplietošanu un piešķiršanu saskaņā ar noteiktiem noteikumiem atbilstoši noteikšanas rezultātiem; no otras puses, CR sakaru terminālim ir iespēja tiešsaistē pielāgot darba parametrus, piemēram, mainīt pārraides parametrus, piemēram, nesējfrekvenci un modulācijas metodi, var pielāgoties izmaiņām vidē. Kognitīvajos bezvadu sakaru tīklos spektra noteikšana ir galvenā tehnoloģija. Parasti izmantotie spektra noteikšanas algoritmi ietver enerģijas noteikšanu, saskaņotu filtru noteikšanu un ciklostacionāras iezīmju noteikšanas metodes. Šīm metodēm ir savas priekšrocības un trūkumi. Šo algoritmu veiktspēja ir atkarīga no iepriekš iegūtās informācijas. Esošie spektra uztveršanas algoritmi ir: saskaņotā filtra, enerģijas detektora un pazīmju detektora metodes. Saskaņoto filtru var lietot tikai tad, ja ir zināms galvenais signāls. Enerģijas detektoru var izmantot situācijā, kad galvenais signāls nav zināms, bet tā darbība pasliktinās, ja tiek izmantots īss uztveršanas laiks. Tā kā funkciju detektora galvenā ideja ir izmantot signāla ciklostacionaritāti, lai noteiktu, izmantojot spektrālās korelācijas funkciju. Troksnis ir plašs stacionārs signāls, un tam nav korelācijas, savukārt modulētais signāls ir korelēts un ciklostacionārs. Tāpēc spektrālās korelācijas funkcija var atšķirt trokšņa enerģiju un modulētā signāla enerģiju. Vidē ar nenoteiktu troksni funkciju detektora veiktspēja ir labāka nekā enerģijas detektoram. Funkciju detektora veiktspēja zemā signāla un trokšņa attiecībās ir ierobežota, tam ir augsta skaitļošanas sarežģītība un nepieciešams ilgs novērošanas laiks. Tas samazina CR sistēmas datu caurlaidspēju. Attīstoties bezvadu sakaru tehnoloģijai, spektra resursi kļūst arvien saspringtāki. Tā kā CR tehnoloģija var mazināt šo problēmu, CR tehnoloģijai ir pievērsta uzmanība bezvadu sakaru tīklos, un daudzi bezvadu sakaru tīklu standarti ir ieviesuši kognitīvās radio tehnoloģijas. Piemēram, IEEE 802.11, IEEE 802.22 un IEEE 802.16h. 802.16h līgumā ir svarīgs dinamiskā spektra atlases saturs, lai atvieglotu WiMAX radio un televīzijas frekvenču joslu izmantošanu, un tā pamatā ir spektra uztveršanas tehnoloģija. Starptautiskajā bezvadu lokālo tīklu standartā IEEE 802.11h ir ieviesti divi svarīgi jēdzieni: dinamiskā spektra atlase (DFS) un pārraides jaudas kontrole (TPC), un kognitīvais radio ir piemērots bezvadu lokālajiem tīkliem. 802.11y standartā ortogonālās frekvences dalīšanas multipleksēšanas (OFDM) tehnoloģija tiek izmantota, lai nodrošinātu dažādas joslas platuma opcijas, kas var nodrošināt ātru joslas platuma pārslēgšanu. WLAN (bezvadu lokālā tīkla) sistēmas var izmantot OFDM īpašības, lai izvairītos no izvairīšanās, pielāgojot joslas platumu un pārraides jaudas parametrus. Traucēt citus lietotājus, kuri strādā šajā frekvenču joslā. Tā kā optiskās šķiedras bezvadu sistēmai ir plaša optiskās šķiedras sakaru joslas platuma priekšrocības un elastīgās bezvadu sakaru īpašības, tā ir plaši izmantota. Pēdējos gados uzmanību ir piesaistījusi radiofrekvenču kognitīvo WLAN signālu pārraide optiskajā šķiedrā. Literatūras autors [5-6] ierosināja, ka ROF sistēma Kognitīvie radio signāli tiek pārraidīti saskaņā ar arhitektūru, un simulācijas eksperimenti liecina, ka tīkla veiktspēja ir uzlabota.
2 Uz ROF balstītas hibrīda optiskās šķiedras bezvadu pārraides sistēmas arhitektūra
Lai apmierinātu video pārraides multivides pakalpojumu vajadzības, jaunā optiskā šķiedra uz mājām (FFTH) kļūs par labāko platjoslas piekļuves tehnoloģiju, un pasīvais optiskais tīkls (PON) ir kļuvis par uzmanības centrā, tiklīdz tas būs pieejams. ārā. Tā kā PON tīklā izmantotās ierīces ir pasīvas ierīces, tām nav nepieciešama barošana, tās var būt imūnas pret ārējo elektromagnētisko traucējumu un zibens ietekmi, var nodrošināt caurspīdīgu pakalpojumu pārraidi un tām ir augsta sistēmas uzticamība. PON tīkli galvenokārt ietver pasīvos optiskos tīklus ar laika dalīšanas multipleksēšanu (TDM-PON) un viļņu garuma dalīšanas pasīvos optiskos tīklus (WDM-PON). Salīdzinājumā ar TDM-PON, WDM-PON piemīt lietotāja ekskluzīva joslas platuma un augstas drošības īpašības, kļūstot par potenciālāko optiskās piekļuves tīklu nākotnē. 1. attēlā parādīta WDM-PON sistēmas blokshēma.