ब्रॉडबँड आणि मोबिलिटीच्या दिशेने कम्युनिकेशन नेटवर्क्सच्या विकासासह, ऑप्टिकल फायबर वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टम (ROF) ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन आणि वायरलेस कम्युनिकेशन एकत्रित करते, ब्रॉडबँडचे फायदे आणि ऑप्टिकल फायबर लाइन्सच्या अँटी-हस्तक्षेप तसेच वायरलेस कम्युनिकेशनच्या फायद्यांना पूर्ण खेळ देते. . सोयीस्कर आणि लवचिक वैशिष्ट्ये लोकांची ब्रॉडबँडची मागणी पूर्ण करतात. सुरुवातीचे ROF तंत्रज्ञान प्रामुख्याने उच्च-फ्रिक्वेंसी वायरलेस ट्रान्समिशन सेवा प्रदान करण्यासाठी समर्पित होते, जसे की मिलिमीटर वेव्ह ऑप्टिकल फायबर ट्रान्समिशन. आरओएफ तंत्रज्ञानाच्या विकास आणि परिपक्वतासह, लोकांनी हायब्रीड वायर्ड आणि वायरलेस ट्रान्समिशन नेटवर्क्सचा अभ्यास करण्यास सुरुवात केली, म्हणजेच, ऑप्टिकल फायबर वायरलेस कम्युनिकेशन (आरओएफ) प्रणाली ज्या एकाच वेळी वायर्ड आणि वायरलेस सेवा प्रदान करतात. रेडिओ संप्रेषणाच्या जलद विकासासह, स्पेक्ट्रम संसाधनांची कमतरता अधिकाधिक ठळक होत आहे. स्पेक्ट्रम संसाधनांचा पुरवठा आणि मागणी यांच्यातील विरोधाभास दूर करण्यासाठी मर्यादित वायरलेस संसाधनांच्या स्थितीत स्पेक्ट्रम वापर कसा सुधारता येईल हा संवाद क्षेत्रात सोडवण्याची समस्या बनली आहे. कॉग्निटिव्ह रेडिओ (CR) हे एक बुद्धिमान स्पेक्ट्रम शेअरिंग तंत्रज्ञान आहे. हे अधिकृत स्पेक्ट्रमच्या "दुय्यम वापर" द्वारे स्पेक्ट्रम संसाधनांचा प्रभावीपणे वापर सुधारू शकते आणि संप्रेषण क्षेत्रात संशोधनाचे हॉटस्पॉट बनले आहे. 802.11 वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क [1] मध्ये, 802.16 मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क [2] आणि 3G मोबाइल कम्युनिकेशन नेटवर्क [3] ने सिस्टीमची क्षमता सुधारण्यासाठी संज्ञानात्मक रेडिओ तंत्रज्ञानाच्या वापराचा अभ्यास करण्यास सुरुवात केली आहे आणि त्याच्या अनुप्रयोगाचा अभ्यास करण्यास सुरुवात केली आहे. विविध व्यवसाय संकेतांचे मिश्रित प्रसारण साध्य करण्यासाठी आरओएफ तंत्रज्ञान[4]. कॉग्निटिव्ह रेडिओ-आधारित ऑप्टिकल फायबर वायरलेस कम्युनिकेशन नेटवर्क जे वायर्ड आणि वायरलेस सिग्नल प्रसारित करतात ते भविष्यातील कम्युनिकेशन नेटवर्कचे विकास ट्रेंड आहेत. कॉग्निटिव्ह रेडिओ तंत्रज्ञानावर आधारित हायब्रीड ट्रान्समिशन आरओएफ सिस्टमला नेटवर्क आर्किटेक्चर डिझाइन, लेयर प्रोटोकॉल डिझाइन, एकाधिक सेवांवर आधारित वायर्ड आणि वायरलेस मोड्यूलेटेड सिग्नलची निर्मिती, नेटवर्क व्यवस्थापन आणि मोड्युलेटेड सिग्नलची ओळख यासारख्या अनेक नवीन आव्हानांचा सामना करावा लागतो.
1 संज्ञानात्मक रेडिओ तंत्रज्ञान
संज्ञानात्मक रेडिओ हा स्पेक्ट्रमची कमतरता आणि स्पेक्ट्रमचा कमी वापर सोडवण्याचा एक प्रभावी मार्ग आहे. संज्ञानात्मक रेडिओ ही एक बुद्धिमान वायरलेस संप्रेषण प्रणाली आहे. हे सभोवतालच्या वातावरणाचा स्पेक्ट्रम वापर जाणते आणि प्रभावी उपयोग साध्य करण्यासाठी शिकून स्वतःचे मापदंड अनुकूलतेने समायोजित करते. स्पेक्ट्रम संसाधने आणि विश्वसनीय संप्रेषण. संज्ञानात्मक रेडिओचा वापर हे स्पेक्ट्रम संसाधने निश्चित वाटपापासून डायनॅमिक वाटपापर्यंत साकारण्यासाठी एक प्रमुख तंत्रज्ञान आहे. संज्ञानात्मक रेडिओ प्रणालीमध्ये, अधिकृत वापरकर्त्याचे (किंवा मुख्य वापरकर्ता बनण्यासाठी) गुलाम वापरकर्त्याच्या (किंवा सीआर वापरकर्त्याच्या) हस्तक्षेपापासून संरक्षण करण्यासाठी, स्पेक्ट्रम सेन्सिंगचे कार्य अधिकृत वापरकर्ता अस्तित्वात आहे की नाही हे समजून घेणे आहे. अधिकृत वापरकर्त्याने वापरलेला फ्रिक्वेन्सी बँड वापरला जात नसल्याचे निरीक्षण केल्यावर संज्ञानात्मक रेडिओ वापरकर्ते फ्रिक्वेन्सी बँड तात्पुरते वापरू शकतात. जेव्हा हे निरीक्षण केले जाते की अधिकृत वापरकर्त्याची वारंवारता बँड वापरात आहे, तेव्हा CR वापरकर्ता अधिकृत वापरकर्त्याला चॅनेल रिलीज करतो, अशा प्रकारे CR वापरकर्ता अधिकृत वापरकर्त्यामध्ये हस्तक्षेप करत नाही याची खात्री करतो. म्हणून, संज्ञानात्मक वायरलेस कम्युनिकेशन नेटवर्कमध्ये खालील ठळक वैशिष्ट्ये आहेत: (1) प्राथमिक वापरकर्त्याला चॅनेलमध्ये प्रवेश करण्यासाठी पूर्ण प्राधान्य असते. एकीकडे, जेव्हा अधिकृत वापरकर्ता चॅनेल व्यापत नाही, तेव्हा दुय्यम वापरकर्त्याला निष्क्रिय चॅनेलमध्ये प्रवेश करण्याची संधी असते; जेव्हा प्राथमिक वापरकर्ता पुन्हा प्रकट होतो, तेव्हा दुय्यम वापरकर्त्याने वेळेत वापरात असलेल्या चॅनेलमधून बाहेर पडावे आणि चॅनल प्राथमिक वापरकर्त्याकडे परत केले पाहिजे. दुसरीकडे, जेव्हा मास्टर वापरकर्ता चॅनेल व्यापतो, तेव्हा गुलाम वापरकर्ता मास्टर वापरकर्त्याच्या सेवेच्या गुणवत्तेवर परिणाम न करता चॅनेलमध्ये प्रवेश करू शकतो. (2) CR कम्युनिकेशन टर्मिनलमध्ये समज, व्यवस्थापन आणि समायोजनाची कार्ये आहेत. प्रथम, सीआर कम्युनिकेशन टर्मिनल कामकाजाच्या वातावरणात वारंवारता स्पेक्ट्रम आणि चॅनेल वातावरण जाणू शकते आणि शोध परिणामांनुसार विशिष्ट नियमांनुसार स्पेक्ट्रम संसाधनांचे वाटप आणि वाटप निर्धारित करू शकते; दुसरीकडे, CR कम्युनिकेशन टर्मिनलमध्ये कार्यरत पॅरामीटर्स ऑनलाइन समायोजित करण्याची क्षमता आहे, जसे की बदलणे ट्रान्समिशन पॅरामीटर्स जसे की वाहक वारंवारता आणि मॉड्युलेशन पद्धत वातावरणातील बदलांशी जुळवून घेऊ शकतात. संज्ञानात्मक वायरलेस कम्युनिकेशन नेटवर्क्समध्ये, स्पेक्ट्रम सेन्सिंग हे एक महत्त्वाचे तंत्रज्ञान आहे. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या स्पेक्ट्रम सेन्सिंग अल्गोरिदममध्ये ऊर्जा शोध, जुळलेले फिल्टर शोध आणि सायक्लोस्टेशनरी वैशिष्ट्य शोध पद्धती यांचा समावेश होतो. या पद्धतींचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत. या अल्गोरिदमचे कार्यप्रदर्शन आधी मिळालेल्या माहितीवर अवलंबून असते. विद्यमान स्पेक्ट्रम सेन्सिंग अल्गोरिदम आहेत: जुळलेले फिल्टर, ऊर्जा शोधक आणि वैशिष्ट्य शोधक पद्धती. जेव्हा मुख्य सिग्नल ज्ञात असेल तेव्हाच जुळलेले फिल्टर लागू केले जाऊ शकते. एनर्जी डिटेक्टर अशा परिस्थितीत लागू केला जाऊ शकतो जेथे मुख्य सिग्नल अज्ञात आहे, परंतु जेव्हा कमी संवेदनाचा वेळ वापरला जातो तेव्हा त्याची कार्यक्षमता खराब होते. कारण स्पेक्ट्रल सहसंबंध फंक्शनद्वारे शोधण्यासाठी सिग्नलची सायक्लोस्टेशनॅरिटी वापरणे ही वैशिष्ट्य डिटेक्टरची मुख्य कल्पना आहे. आवाज हा एक व्यापक स्थिर सिग्नल आहे आणि त्याचा कोणताही संबंध नाही, तर मॉड्यूलेटेड सिग्नल परस्परसंबंधित आणि सायक्लोस्टेशनरी आहे. म्हणून, वर्णक्रमीय सहसंबंध फंक्शन आवाजाची उर्जा आणि मोड्यूलेटेड सिग्नलची उर्जा वेगळे करू शकते. अनिश्चित आवाज असलेल्या वातावरणात, फीचर डिटेक्टरची कार्यक्षमता एनर्जी डिटेक्टरपेक्षा चांगली असते. कमी सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर अंतर्गत वैशिष्ट्य डिटेक्टरचे कार्यप्रदर्शन मर्यादित आहे, उच्च संगणकीय जटिलता आहे आणि दीर्घ निरीक्षण वेळ आवश्यक आहे. यामुळे CR प्रणालीचा डेटा थ्रूपुट कमी होतो. वायरलेस कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, स्पेक्ट्रम संसाधने अधिकाधिक तणावग्रस्त होत आहेत. कारण CR तंत्रज्ञान ही समस्या दूर करू शकते, वायरलेस कम्युनिकेशन नेटवर्कमध्ये CR तंत्रज्ञानाकडे लक्ष दिले गेले आहे आणि अनेक वायरलेस कम्युनिकेशन नेटवर्क मानकांनी संज्ञानात्मक रेडिओ तंत्रज्ञान सादर केले आहे. जसे की IEEE 802.11, IEEE 802.22 आणि IEEE 802.16h. 802.16h करारामध्ये, WiMAX च्या रेडिओ आणि टेलिव्हिजन फ्रिक्वेन्सी बँडचा वापर सुलभ करण्यासाठी डायनॅमिक स्पेक्ट्रम निवडीची महत्त्वपूर्ण सामग्री आहे आणि त्याचा पाया स्पेक्ट्रम सेन्सिंग तंत्रज्ञान आहे. वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क्ससाठी IEEE 802.11h आंतरराष्ट्रीय मानकामध्ये, दोन महत्त्वाच्या संकल्पना मांडल्या गेल्या आहेत: डायनॅमिक स्पेक्ट्रम सिलेक्शन (DFS) आणि ट्रान्समिट पॉवर कंट्रोल (TPC), आणि कॉग्निटिव्ह रेडिओ वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क्सवर लागू करण्यात आला आहे. 802.11y मानकामध्ये, ऑर्थोगोनल फ्रिक्वेन्सी डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग (OFDM) तंत्रज्ञानाचा वापर विविध बँडविड्थ पर्याय प्रदान करण्यासाठी केला जातो, जे जलद बँडविड्थ स्विचिंग साध्य करू शकतात. WLAN (वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क) सिस्टीम बँडविड्थ आणि ट्रान्समिट पॉवर पॅरामीटर्स समायोजित करून टाळणे टाळण्यासाठी OFDM च्या वैशिष्ट्यांचा फायदा घेऊ शकतात. या फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये काम करणाऱ्या इतर वापरकर्त्यांमध्ये हस्तक्षेप करा. ऑप्टिकल फायबर वायरलेस सिस्टीममध्ये विस्तृत ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन बँडविड्थचे फायदे आणि वायरलेस कम्युनिकेशनची लवचिक वैशिष्ट्ये असल्यामुळे ती मोठ्या प्रमाणावर वापरली गेली आहे. अलिकडच्या वर्षांत, ऑप्टिकल फायबरमध्ये रेडिओ फ्रिक्वेन्सी संज्ञानात्मक WLAN सिग्नल्सच्या प्रसारणाकडे लक्ष वेधले गेले आहे. साहित्याच्या लेखकाने [5-6] प्रस्तावित केले की आरओएफ प्रणाली संज्ञानात्मक रेडिओ सिग्नल आर्किटेक्चर अंतर्गत प्रसारित केले जातात आणि सिम्युलेशन प्रयोग दर्शवितात की नेटवर्क कार्यप्रदर्शन सुधारले गेले आहे.
2 ROF-आधारित हायब्रिड ऑप्टिकल फायबर वायरलेस ट्रांसमिशन सिस्टम आर्किटेक्चर
व्हिडिओ ट्रान्समिशनसाठी मल्टीमीडिया सेवांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, उदयोन्मुख फायबर-टू-द-होम (FFTH) हे अंतिम ब्रॉडबँड ऍक्सेस तंत्रज्ञान बनेल आणि पॅसिव्ह ऑप्टिकल नेटवर्क (PON) हे आल्यानंतर सर्वांचे लक्ष वेधून घेणार आहे. बाहेर पीओएन नेटवर्कमध्ये वापरलेली उपकरणे निष्क्रिय उपकरणे असल्याने, त्यांना वीज पुरवठ्याची आवश्यकता नाही, ते बाह्य विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप आणि विजेच्या प्रभावापासून प्रतिकार करू शकतात, सेवांचे पारदर्शक प्रसारण साध्य करू शकतात आणि उच्च प्रणालीची विश्वासार्हता आहे. PON नेटवर्कमध्ये प्रामुख्याने टाइम डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग पॅसिव्ह ऑप्टिकल नेटवर्क (TDM-PON) आणि वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टीप्लेक्सिंग पॅसिव्ह ऑप्टिकल नेटवर्क (WDM-PON) यांचा समावेश होतो. TDM-PON च्या तुलनेत, WDM-PON मध्ये वापरकर्ता अनन्य बँडविड्थ आणि उच्च सुरक्षिततेची वैशिष्ट्ये आहेत, जे भविष्यात सर्वात संभाव्य ऑप्टिकल ऍक्सेस नेटवर्क बनणार आहे. आकृती 1 WDM-PON प्रणालीचे ब्लॉक आकृती दाखवते.