Com o desenvolvimento das redes de comunicação voltadas para banda larga e mobilidade, o sistema de comunicação sem fio de fibra óptica (ROF) integra comunicação de fibra óptica e comunicação sem fio, aproveitando ao máximo as vantagens da banda larga e anti-interferência das linhas de fibra óptica, bem como da comunicação sem fio . Recursos convenientes e flexíveis atendem à demanda das pessoas por banda larga. A tecnologia ROF inicial foi dedicada principalmente ao fornecimento de serviços de transmissão sem fio de alta frequência, como transmissão de fibra óptica de ondas milimétricas. Com o desenvolvimento e maturidade da tecnologia ROF, as pessoas começaram a estudar redes híbridas de transmissão com e sem fio, ou seja, sistemas de comunicação sem fio de fibra óptica (ROF) que fornecem serviços com e sem fio ao mesmo tempo. Com o rápido desenvolvimento das comunicações de rádio, a escassez de recursos de espectro tornou-se cada vez mais proeminente. Como melhorar a utilização do espectro sob a condição de recursos sem fio limitados para aliviar a contradição entre a oferta e a demanda de recursos do espectro tornou-se um problema a ser resolvido no campo das comunicações. O rádio cognitivo (CR) é uma tecnologia inteligente de compartilhamento de espectro. Pode melhorar eficazmente a utilização dos recursos do espectro através da “utilização secundária” do espectro autorizado e tornou-se um centro de investigação no domínio das comunicações. Na rede local sem fio 802.11 [1], na rede metropolitana 802.16 [2] e na rede de comunicação móvel 3G [3] começaram a estudar a aplicação da tecnologia de rádio cognitivo para melhorar a capacidade do sistema e começaram a estudar a aplicação de Tecnologia ROF para obter transmissão mista de diferentes sinais de negócios[4]. Redes cognitivas de comunicação sem fio de fibra óptica baseadas em rádio que transmitem sinais com e sem fio são a tendência de desenvolvimento de futuras redes de comunicação. O sistema ROF de transmissão híbrido baseado em tecnologia de rádio cognitivo enfrenta muitos novos desafios, como projeto de arquitetura de rede, projeto de protocolo de camada, geração de sinais modulados com e sem fio baseados em múltiplos serviços, gerenciamento de rede e identificação de sinais modulados.
1 Tecnologia de rádio cognitiva
O rádio cognitivo é uma forma eficaz de resolver a falta de espectro e a subutilização do espectro. O rádio cognitivo é um sistema inteligente de comunicação sem fio. Ele detecta a utilização do espectro do ambiente circundante e ajusta os seus próprios parâmetros de forma adaptativa através da aprendizagem para alcançar uma utilização eficaz. Recursos de espectro e comunicação confiável. A aplicação do rádio cognitivo é uma tecnologia chave para realizar o recurso do espectro desde a alocação fixa até a alocação dinâmica. No sistema de rádio cognitivo, para proteger um usuário autorizado (ou tornar-se um usuário mestre) da interferência de um usuário escravo (ou usuário CR), a função do sensoriamento de espectro é perceber se existe um usuário autorizado. Os usuários de rádio cognitivo podem usar temporariamente a banda de frequência quando for monitorado que a banda de frequência usada pelo usuário autorizado não está sendo usada. Quando é monitorado que a faixa de frequência do usuário autorizado está em uso, o usuário CR libera o canal para o usuário autorizado, garantindo assim que o usuário CR não interfira com o usuário autorizado. Portanto, a rede de comunicação cognitiva sem fio possui as seguintes características importantes: (1) O usuário principal tem prioridade absoluta para acessar o canal. Por um lado, quando o usuário autorizado não ocupa o canal, o usuário secundário tem a oportunidade de acessar o canal ocioso; quando o usuário principal reaparecer, o usuário secundário deverá sair do canal em uso a tempo e retornar o canal ao usuário principal. Por outro lado, quando o usuário mestre ocupa o canal, o usuário escravo pode acessar o canal sem afetar a qualidade do serviço do usuário mestre. (2) O terminal de comunicação CR tem as funções de percepção, gestão e ajuste. Primeiro, o terminal de comunicação CR pode perceber o espectro de frequência e o ambiente do canal no ambiente de trabalho e determinar o compartilhamento e alocação dos recursos do espectro de acordo com certas regras de acordo com os resultados da detecção; por outro lado, o terminal de comunicação CR tem a capacidade de ajustar os parâmetros de trabalho on-line, como alterar os parâmetros de transmissão, como frequência da portadora e método de modulação, que podem se adaptar às mudanças no ambiente. Nas redes cognitivas de comunicação sem fio, a detecção de espectro é uma tecnologia chave. Algoritmos de detecção de espectro comumente usados incluem detecção de energia, detecção de filtro correspondente e métodos de detecção de recursos cicloestacionários. Esses métodos têm suas próprias vantagens e desvantagens. O desempenho destes algoritmos depende das informações prévias obtidas. Os algoritmos de detecção de espectro existentes são: filtro combinado, detector de energia e métodos de detector de recursos. O filtro casado só pode ser aplicado quando o sinal principal for conhecido. O detector de energia pode ser aplicado em situações onde o sinal principal é desconhecido, mas seu desempenho se deteriora quando um tempo de detecção curto é utilizado. Porque a ideia principal do detector de características é usar a cicloestacionaridade do sinal para detectar através da função de correlação espectral. O ruído é um sinal estacionário amplo e não tem correlação, enquanto o sinal modulado é correlacionado e cicloestacionário. Portanto, a função de correlação espectral pode distinguir a energia do ruído e a energia do sinal modulado. Num ambiente com ruído incerto, o desempenho do detector de características é melhor que o do detector de energia. O desempenho do detector de características sob baixa relação sinal-ruído é limitado, possui alta complexidade computacional e requer longo tempo de observação. Isto reduz o rendimento de dados do sistema CR. Com o desenvolvimento da tecnologia de comunicação sem fio, os recursos do espectro estão se tornando cada vez mais tensos. Como a tecnologia CR pode aliviar esse problema, a tecnologia CR tem recebido atenção nas redes de comunicação sem fio, e muitos padrões de redes de comunicação sem fio introduziram a tecnologia de rádio cognitivo. Como IEEE 802.11, IEEE 802.22 e IEEE 802.16h. No acordo 802.16h, há um conteúdo importante de seleção dinâmica de espectro para facilitar o uso de bandas de frequência de rádio e televisão pelo WiMAX, e sua base é a tecnologia de detecção de espectro. No padrão internacional IEEE 802.11h para redes locais sem fio, dois conceitos importantes foram introduzidos: seleção dinâmica de espectro (DFS) e controle de potência de transmissão (TPC), e rádio cognitivo foi aplicado a redes locais sem fio. No padrão 802.11y, a tecnologia de multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) é usada para fornecer uma variedade de opções de largura de banda, que podem alcançar uma comutação rápida de largura de banda. Os sistemas WLAN (rede local sem fio) podem aproveitar as características do OFDM para evitar evasões, ajustando a largura de banda e os parâmetros de potência de transmissão. Interferir com outros usuários que trabalham nesta banda de frequência. Como o sistema sem fio de fibra óptica tem as vantagens da ampla largura de banda de comunicação de fibra óptica e das características flexíveis da comunicação sem fio, ele tem sido amplamente utilizado. Nos últimos anos, a transmissão de sinais WLAN cognitivos de radiofrequência em fibra óptica tem atraído atenção. O autor da literatura [5-6] propôs que os sinais de rádio cognitivos do sistema ROF sejam transmitidos sob a arquitetura, e experimentos de simulação mostram que o desempenho da rede foi melhorado.
2 Arquitetura de sistema de transmissão sem fio de fibra óptica híbrida baseada em ROF
A fim de satisfazer as necessidades de serviços multimédia para transmissão de vídeo, a emergente fibra para casa (FFTH) tornar-se-á a mais recente tecnologia de acesso em banda larga, e a rede óptica passiva (PON) tornar-se-á o foco de atenção assim que chegar. fora. Como os dispositivos utilizados na rede PON são dispositivos passivos, eles não precisam de fonte de alimentação, podem ser imunes à influência de interferências eletromagnéticas externas e raios, podem obter transmissão transparente de serviços e possuem alta confiabilidade do sistema. As redes PON incluem principalmente redes ópticas passivas de multiplexação por divisão de tempo (TDM-PON) e redes ópticas passivas de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM-PON). Comparado com o TDM-PON, o WDM-PON possui as características de largura de banda exclusiva do usuário e alta segurança, tornando-se a rede de acesso óptico com maior potencial no futuro. A Figura 1 mostra o diagrama de blocos do sistema WDM-PON.