Dengan pembangunan rangkaian komunikasi ke arah jalur lebar dan mobiliti, sistem komunikasi wayarles gentian optik (ROF) menyepadukan komunikasi gentian optik dan komunikasi tanpa wayar, memberikan permainan penuh kepada kelebihan jalur lebar dan anti-gangguan talian gentian optik, serta komunikasi tanpa wayar. . Ciri mudah dan fleksibel memenuhi permintaan orang ramai untuk jalur lebar. Teknologi ROF awal terutamanya didedikasikan untuk menyediakan perkhidmatan penghantaran wayarles frekuensi tinggi, seperti penghantaran gentian optik gelombang milimeter. Dengan perkembangan dan kematangan teknologi ROF, orang ramai mula mengkaji rangkaian penghantaran wayar dan wayarles hibrid, iaitu sistem komunikasi wayarles gentian optik (ROF) yang menyediakan perkhidmatan berwayar dan tanpa wayar pada masa yang sama. Dengan perkembangan pesat komunikasi radio, kekurangan sumber spektrum telah menjadi semakin ketara. Bagaimana untuk meningkatkan penggunaan spektrum di bawah keadaan sumber tanpa wayar yang terhad untuk mengurangkan percanggahan antara bekalan dan permintaan sumber spektrum telah menjadi masalah yang perlu diselesaikan dalam bidang komunikasi. Radio kognitif (CR) ialah teknologi perkongsian spektrum pintar. Ia boleh meningkatkan penggunaan sumber spektrum dengan berkesan melalui "penggunaan kedua" spektrum yang dibenarkan, dan telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan dalam bidang komunikasi. Dalam 802.11 rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar [1], 802.16 rangkaian kawasan metropolitan [2] dan rangkaian komunikasi mudah alih 3G [3] telah mula mengkaji aplikasi teknologi radio kognitif untuk meningkatkan kapasiti sistem, dan mula mengkaji aplikasi Teknologi ROF untuk mencapai transmisi bercampur bagi isyarat perniagaan yang berbeza[4]. Rangkaian komunikasi wayarles gentian optik berasaskan radio kognitif yang menghantar isyarat berwayar dan wayarles adalah trend pembangunan rangkaian komunikasi masa hadapan. Sistem ROF penghantaran hibrid berdasarkan teknologi radio kognitif menghadapi banyak cabaran baharu, seperti reka bentuk seni bina rangkaian, reka bentuk protokol lapisan, penjanaan isyarat termodulat berwayar dan wayarles berdasarkan pelbagai perkhidmatan, pengurusan rangkaian dan pengenalpastian isyarat termodulat.
1 Teknologi radio kognitif
Radio kognitif ialah cara yang berkesan untuk menyelesaikan kekurangan spektrum dan penggunaan spektrum yang kurang. Radio kognitif ialah sistem komunikasi tanpa wayar pintar. Ia merasakan penggunaan spektrum persekitaran sekeliling dan menyesuaikan parameternya sendiri secara adaptif melalui pembelajaran untuk mencapai penggunaan yang berkesan. Sumber spektrum dan komunikasi yang boleh dipercayai. Aplikasi radio kognitif adalah teknologi utama untuk merealisasikan sumber spektrum daripada peruntukan tetap kepada peruntukan dinamik. Dalam sistem radio kognitif, untuk melindungi pengguna yang dibenarkan (atau menjadi pengguna induk) daripada gangguan daripada pengguna hamba (atau pengguna CR), fungsi penderiaan spektrum adalah untuk melihat sama ada pengguna yang dibenarkan wujud. Pengguna radio kognitif boleh menggunakan jalur frekuensi buat sementara waktu apabila dipantau bahawa jalur frekuensi yang digunakan oleh pengguna yang dibenarkan tidak digunakan. Apabila dipantau bahawa jalur frekuensi pengguna yang dibenarkan sedang digunakan, pengguna CR melepaskan saluran kepada pengguna yang dibenarkan, dengan itu memastikan bahawa pengguna CR tidak mengganggu pengguna yang dibenarkan. Oleh itu, rangkaian komunikasi wayarles kognitif mempunyai ciri penting berikut: (1) Pengguna utama mempunyai keutamaan mutlak untuk mengakses saluran. Di satu pihak, apabila pengguna yang dibenarkan tidak menduduki saluran tersebut, pengguna kedua mempunyai peluang untuk mengakses saluran terbiar; apabila pengguna utama muncul semula, pengguna kedua harus keluar dari saluran yang digunakan dalam masa dan mengembalikan saluran kepada pengguna utama. Sebaliknya, apabila pengguna induk menduduki saluran tersebut, pengguna hamba boleh mengakses saluran tersebut tanpa menjejaskan kualiti perkhidmatan pengguna induk. (2) Terminal komunikasi CR mempunyai fungsi persepsi, pengurusan dan pelarasan. Pertama, terminal komunikasi CR boleh melihat spektrum frekuensi dan persekitaran saluran dalam persekitaran kerja, dan menentukan perkongsian dan peruntukan sumber spektrum mengikut peraturan tertentu mengikut keputusan pengesanan; sebaliknya, terminal komunikasi CR mempunyai keupayaan untuk melaraskan parameter kerja dalam talian, seperti menukar Parameter penghantaran seperti kekerapan pembawa dan kaedah modulasi boleh menyesuaikan diri dengan perubahan dalam persekitaran. Dalam rangkaian komunikasi wayarles kognitif, penderiaan spektrum ialah teknologi utama. Algoritma penderiaan spektrum yang biasa digunakan termasuk pengesanan tenaga, pengesanan penapis dipadankan dan kaedah pengesanan ciri cyclostationary. Kaedah-kaedah ini mempunyai kebaikan dan keburukan tersendiri. Prestasi algoritma ini bergantung pada maklumat terdahulu yang diperolehi. Algoritma penderiaan spektrum sedia ada ialah: penapis dipadankan, pengesan tenaga dan kaedah pengesan ciri. Penapis yang dipadankan hanya boleh digunakan apabila isyarat utama diketahui. Pengesan tenaga boleh digunakan pada situasi di mana isyarat utama tidak diketahui, tetapi prestasinya merosot apabila masa penderiaan yang singkat digunakan. Kerana idea utama pengesan ciri adalah menggunakan kestabilan siklo isyarat untuk mengesan melalui fungsi korelasi spektrum. Bunyi adalah isyarat pegun yang luas dan tidak mempunyai korelasi, manakala isyarat termodulat adalah berkorelasi dan cyclostationary. Oleh itu, fungsi korelasi spektrum boleh membezakan tenaga bunyi dan tenaga isyarat termodulat. Dalam persekitaran dengan bunyi yang tidak menentu, prestasi pengesan ciri adalah lebih baik daripada pengesan tenaga. Prestasi pengesan ciri di bawah nisbah isyarat-ke-bunyi yang rendah adalah terhad, mempunyai kerumitan pengiraan yang tinggi, dan memerlukan masa pemerhatian yang panjang. Ini mengurangkan daya pemprosesan data sistem CR. Dengan perkembangan teknologi komunikasi tanpa wayar, sumber spektrum menjadi semakin tegang. Oleh kerana teknologi CR dapat mengurangkan masalah ini, teknologi CR telah diberi perhatian dalam rangkaian komunikasi tanpa wayar, dan banyak piawaian rangkaian komunikasi tanpa wayar telah memperkenalkan teknologi radio kognitif. Seperti IEEE 802.11, IEEE 802.22 dan IEEE 802.16h. Dalam perjanjian 802.16h, terdapat kandungan penting pemilihan spektrum dinamik untuk memudahkan penggunaan WiMAX bagi jalur frekuensi radio dan televisyen, dan asasnya ialah teknologi penderiaan spektrum. Dalam piawaian antarabangsa IEEE 802.11h untuk rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar, dua konsep penting telah diperkenalkan: pemilihan spektrum dinamik (DFS) dan kawalan kuasa penghantaran (TPC), dan radio kognitif telah digunakan pada rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar. Dalam standard 802.11y, teknologi pemultipleksan pembahagian frekuensi ortogon (OFDM) digunakan untuk menyediakan pelbagai pilihan lebar jalur, yang boleh mencapai pensuisan lebar jalur yang pantas. Sistem WLAN (rangkaian kawasan tempatan tanpa wayar) boleh memanfaatkan ciri-ciri OFDM untuk mengelakkan pengelakan dengan melaraskan lebar jalur dan parameter kuasa penghantaran. Mengganggu pengguna lain yang bekerja dalam jalur frekuensi ini. Oleh kerana sistem wayarles gentian optik mempunyai kelebihan lebar jalur komunikasi gentian optik yang luas dan ciri-ciri fleksibel komunikasi wayarles, ia telah digunakan secara meluas. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penghantaran isyarat WLAN kognitif frekuensi radio dalam gentian optik telah menarik perhatian. Pengarang kesusasteraan [5-6] mencadangkan bahawa sistem ROF Isyarat radio kognitif dihantar di bawah seni bina, dan eksperimen simulasi menunjukkan bahawa prestasi rangkaian telah dipertingkatkan.
2 seni bina sistem penghantaran wayarles gentian optik hibrid berasaskan ROF
Bagi memenuhi keperluan perkhidmatan multimedia untuk penghantaran video, fiber-to-the-home (FFTH) yang muncul akan menjadi teknologi capaian jalur lebar yang muktamad, dan rangkaian optik pasif (PON) telah menjadi tumpuan perhatian apabila ia datang. keluar. Oleh kerana peranti yang digunakan dalam rangkaian PON adalah peranti pasif, mereka tidak memerlukan bekalan kuasa, boleh kebal terhadap pengaruh gangguan elektromagnet luaran dan kilat, boleh mencapai penghantaran perkhidmatan yang telus, dan mempunyai kebolehpercayaan sistem yang tinggi. Rangkaian PON terutamanya termasuk rangkaian optik pasif pemultipleksan pembahagian masa (TDM-PON) dan rangkaian optik pasif pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM-PON). Berbanding dengan TDM-PON, WDM-PON mempunyai ciri lebar jalur eksklusif pengguna dan keselamatan yang tinggi, menjadi rangkaian capaian optik yang paling berpotensi pada masa hadapan. Rajah 1 menunjukkan gambarajah blok sistem WDM-PON.