Met de ontwikkeling van communicatienetwerken richting breedband en mobiliteit integreert het draadloze communicatiesysteem met optische vezels (ROF) optische vezelcommunicatie en draadloze communicatie, waardoor de voordelen van breedband en anti-interferentie van optische vezellijnen, evenals draadloze communicatie ten volle worden benut. . Handige en flexibele functies voldoen aan de vraag van mensen naar breedband. De vroege ROF-technologie was voornamelijk bedoeld voor het leveren van hoogfrequente draadloze transmissiediensten, zoals transmissie van millimetergolf optische vezels. Met de ontwikkeling en volwassenheid van de ROF-technologie begonnen mensen hybride bekabelde en draadloze transmissienetwerken te bestuderen, dat wil zeggen draadloze communicatiesystemen (ROF) met optische vezels die tegelijkertijd bekabelde en draadloze diensten leveren. Met de snelle ontwikkeling van radiocommunicatie is het tekort aan spectrumbronnen steeds prominenter geworden. Hoe het spectrumgebruik kan worden verbeterd onder de voorwaarde van beperkte draadloze bronnen om de tegenstelling tussen vraag en aanbod van spectrumbronnen te verminderen, is een probleem geworden dat op communicatiegebied moet worden opgelost. Cognitieve radio (CR) is een intelligente technologie voor het delen van spectrum. Het kan het gebruik van spectrumbronnen effectief verbeteren door het “secundaire gebruik” van geautoriseerd spectrum, en is een hotspot voor onderzoek op het gebied van communicatie geworden. In het 802.11 draadloze lokale netwerk [1], het 802.16 grootstedelijk gebiedsnetwerk [2] en het 3G mobiele communicatienetwerk [3] zijn ze begonnen met het bestuderen van de toepassing van cognitieve radiotechnologie om de capaciteit van het systeem te verbeteren, en begonnen ze de toepassing te bestuderen van ROF-technologie om gemengde transmissie van verschillende zakelijke signalen te realiseren[ 4]. Cognitieve radiogebaseerde draadloze communicatienetwerken met optische vezels die bekabelde en draadloze signalen verzenden, zijn de ontwikkelingstrend van toekomstige communicatienetwerken. Het hybride transmissie-ROF-systeem, gebaseerd op cognitieve radiotechnologie, staat voor veel nieuwe uitdagingen, zoals het ontwerp van de netwerkarchitectuur, het ontwerp van laagprotocollen, het genereren van bedrade en draadloze gemoduleerde signalen op basis van meerdere services, netwerkbeheer en identificatie van gemoduleerde signalen.
1 Cognitieve radiotechnologie
Cognitieve radio is een effectieve manier om het gebrek aan spectrum en de onderbenutting van spectrum op te lossen. Cognitieve radio is een intelligent draadloos communicatiesysteem. Het detecteert het spectrumgebruik van de omringende omgeving en past zijn eigen parameters adaptief aan door te leren effectief gebruik te bereiken. Spectrumbronnen en betrouwbare communicatie. De toepassing van cognitieve radio is een sleuteltechnologie om de spectrumbron te realiseren van vaste toewijzing naar dynamische toewijzing. Om een geautoriseerde gebruiker (of een mastergebruiker te worden) te beschermen tegen interferentie van een slave-gebruiker (of CR-gebruiker) in het cognitieve radiosysteem, is de functie van spectrumdetectie het waarnemen of er een geautoriseerde gebruiker bestaat. Cognitieve radiogebruikers kunnen de frequentieband tijdelijk gebruiken wanneer wordt gemonitord dat de door de geautoriseerde gebruiker gebruikte frequentieband niet wordt gebruikt. Wanneer wordt gecontroleerd of de frequentieband van de geautoriseerde gebruiker in gebruik is, geeft de CR-gebruiker het kanaal vrij aan de geautoriseerde gebruiker, waardoor wordt verzekerd dat de CR-gebruiker de geautoriseerde gebruiker niet hindert. Daarom heeft het cognitieve draadloze communicatienetwerk de volgende opvallende kenmerken: (1) De primaire gebruiker heeft absolute prioriteit bij toegang tot het kanaal. Enerzijds heeft de secundaire gebruiker, wanneer de geautoriseerde gebruiker het kanaal niet bezet, de mogelijkheid om toegang te krijgen tot het inactieve kanaal; wanneer de primaire gebruiker weer verschijnt, moet de secundaire gebruiker het gebruikte kanaal op tijd verlaten en het kanaal teruggeven aan de primaire gebruiker. Aan de andere kant, wanneer de meestergebruiker het kanaal bezet, kan de slaafgebruiker toegang krijgen tot het kanaal zonder de servicekwaliteit van de meestergebruiker te beïnvloeden. (2) De CR-communicatieterminal heeft de functies perceptie, beheer en aanpassing. Ten eerste kan de CR-communicatieterminal het frequentiespectrum en de kanaalomgeving in de werkomgeving waarnemen en het delen en toewijzen van spectrumbronnen bepalen volgens bepaalde regels op basis van de detectieresultaten; aan de andere kant heeft de CR-communicatieterminal de mogelijkheid om de werkparameters online aan te passen, zoals het wijzigen van de transmissieparameters zoals draaggolffrequentie en modulatiemethode kunnen zich aanpassen aan veranderingen in de omgeving. In cognitieve draadloze communicatienetwerken is spectrumdetectie een sleuteltechnologie. Veelgebruikte algoritmen voor spectrumdetectie zijn onder meer energiedetectie, matched filterdetectie en detectiemethoden voor cyclostationaire kenmerken. Deze methoden hebben hun eigen voor- en nadelen. De prestaties van deze algoritmen zijn afhankelijk van de eerder verkregen informatie. De bestaande algoritmen voor spectrumdetectie zijn: matched filter, energiedetector en featuredetectormethoden. Het matched filter kan alleen worden toegepast als het hoofdsignaal bekend is. De energiedetector kan worden toegepast in de situatie waarin het hoofdsignaal onbekend is, maar de prestatie ervan verslechtert bij gebruik van een korte detectietijd. Omdat het hoofdidee van de kenmerkdetector is om de cyclostationariteit van het signaal te gebruiken om te detecteren via de spectrale correlatiefunctie. Ruis is een breed stationair signaal en heeft geen correlatie, terwijl het gemoduleerde signaal gecorreleerd en cyclostationair is. Daarom kan de spectrale correlatiefunctie onderscheid maken tussen de energie van de ruis en de energie van het gemoduleerde signaal. In een omgeving met onzekere ruis zijn de prestaties van de featuredetector beter dan die van de energiedetector. De prestaties van de kenmerkdetector bij een lage signaal-ruisverhouding zijn beperkt, hebben een hoge rekencomplexiteit en vereisen een lange observatietijd. Dit vermindert de gegevensdoorvoer van het CR-systeem. Met de ontwikkeling van draadloze communicatietechnologie worden de spectrumbronnen steeds gespannener. Omdat CR-technologie dit probleem kan verlichten, is er aandacht besteed aan CR-technologie in draadloze communicatienetwerken, en veel draadloze communicatienetwerkstandaarden hebben cognitieve radiotechnologie geïntroduceerd. Zoals IEEE 802.11, IEEE 802.22 en IEEE 802.16h. In de 802.16h-overeenkomst is er een belangrijke inhoud van dynamische spectrumselectie om WiMAX's gebruik van radio- en televisiefrequentiebanden te vergemakkelijken, en de basis ervan is spectrumdetectietechnologie. In de internationale standaard IEEE 802.11h voor draadloze lokale netwerken zijn twee belangrijke concepten geïntroduceerd: dynamische spectrumselectie (DFS) en zendvermogencontrole (TPC), en cognitieve radio is toegepast op draadloze lokale netwerken. In de 802.11y-standaard wordt orthogonale frequentieverdelingsmultiplexing (OFDM)-technologie gebruikt om een verscheidenheid aan bandbreedte-opties te bieden, waardoor snelle bandbreedtewisseling mogelijk is. WLAN-systemen (wireless local area network) kunnen profiteren van de kenmerken van OFDM om vermijding te voorkomen door de bandbreedte aan te passen en de vermogensparameters te verzenden. Interfereer met andere gebruikers die in deze frequentieband werken. Omdat het draadloze systeem met optische vezels de voordelen heeft van een brede communicatiebandbreedte via optische vezels en de flexibele kenmerken van draadloze communicatie, wordt het op grote schaal gebruikt. De afgelopen jaren heeft de transmissie van radiofrequentie cognitieve WLAN-signalen via glasvezel de aandacht getrokken. De auteur van literatuur [5-6] stelde voor dat het ROF-systeem Cognitieve radiosignalen worden verzonden onder de architectuur, en simulatie-experimenten laten zien dat de netwerkprestaties zijn verbeterd.
2 Op ROF gebaseerde hybride optische vezel draadloze transmissiesysteemarchitectuur
Om tegemoet te komen aan de behoeften van multimediadiensten voor videotransmissie zal de opkomende fiber-to-the-home (FFTH) de ultieme breedbandtoegangstechnologie worden, en zal het passieve optische netwerk (PON) het middelpunt van de aandacht worden zodra dit beschikbaar komt. uit. Omdat de apparaten die in het PON-netwerk worden gebruikt passieve apparaten zijn, hebben ze geen stroomvoorziening nodig, kunnen ze immuun zijn voor de invloed van externe elektromagnetische interferentie en bliksem, kunnen ze een transparante overdracht van diensten bereiken en hebben ze een hoge systeembetrouwbaarheid. PON-netwerken omvatten voornamelijk passieve optische netwerken met tijdverdelingsmultiplex (TDM-PON) en passieve optische netwerken met golflengteverdelingsmultiplex (WDM-PON). Vergeleken met TDM-PON heeft WDM-PON de kenmerken van gebruikersexclusieve bandbreedte en hoge beveiliging, waardoor het in de toekomst het meest potentiële optische toegangsnetwerk wordt. Figuur 1 toont het blokschema van het WDM-PON-systeem.