Odată cu dezvoltarea rețelelor de comunicații către bandă largă și mobilitate, sistemul de comunicații fără fir cu fibră optică (ROF) integrează comunicația prin fibră optică și comunicația fără fir, dând joc deplin avantajelor de bandă largă și anti-interferență a liniilor de fibră optică, precum și comunicații fără fir. . Caracteristicile convenabile și flexibile răspund cererii oamenilor de bandă largă. Tehnologia ROF timpurie a fost dedicată în principal furnizării de servicii de transmisie fără fir de înaltă frecvență, cum ar fi transmisia prin fibre optice cu unde milimetrice. Odată cu dezvoltarea și maturitatea tehnologiei ROF, oamenii au început să studieze rețelele hibride de transmisie cu fir și fără fir, adică sistemele de comunicații fără fir cu fibră optică (ROF) care oferă servicii cu fir și fără fir în același timp. Odată cu dezvoltarea rapidă a comunicațiilor radio, lipsa resurselor de spectru a devenit din ce în ce mai proeminentă. Modul de îmbunătățire a utilizării spectrului în condițiile unor resurse wireless limitate pentru a atenua contradicția dintre oferta și cererea de resurse de spectru a devenit o problemă de rezolvat în domeniul comunicațiilor. Radioul cognitiv (CR) este o tehnologie inteligentă de partajare a spectrului. Poate îmbunătăți eficient utilizarea resurselor de spectru prin „utilizarea secundară” a spectrului autorizat și a devenit un punct fierbinte de cercetare în domeniul comunicațiilor. În rețeaua locală fără fir 802.11 [1], rețeaua metropolitană 802.16 [2] și rețeaua de comunicații mobile 3G [3] au început să studieze aplicarea tehnologiei radio cognitive pentru a îmbunătăți capacitatea sistemului și au început să studieze aplicarea Tehnologia ROF pentru a realiza transmisia mixtă a diferitelor semnale de afaceri[4]. Rețelele de comunicații fără fir din fibră optică bazate pe radio cognitive care transmit semnale cu fir și fără fir reprezintă tendința de dezvoltare a viitoarelor rețele de comunicații. Sistemul hibrid ROF de transmisie bazat pe tehnologia radio cognitivă se confruntă cu multe noi provocări, cum ar fi proiectarea arhitecturii de rețea, proiectarea protocolului de nivel, generarea de semnale modulate cu fir și fără fir bazate pe servicii multiple, gestionarea rețelei și identificarea semnalelor modulate.
1 Tehnologia radio cognitivă
Radioul cognitiv este o modalitate eficientă de a rezolva lipsa spectrului și subutilizarea spectrului. Radioul cognitiv este un sistem inteligent de comunicație fără fir. Sesizează utilizarea spectrului mediului înconjurător și își ajustează proprii parametrii adaptiv prin învățarea pentru a obține o utilizare eficientă. Resurse de spectru și comunicare fiabilă. Aplicarea radioului cognitiv este o tehnologie cheie pentru a realiza resursa de spectru de la alocare fixă la alocare dinamică. În sistemul radio cognitiv, pentru a proteja un utilizator autorizat (sau a deveni un utilizator master) de interferența unui utilizator slave (sau utilizator CR), funcția de detectare a spectrului este de a percepe dacă un utilizator autorizat există. Utilizatorii radio cognitiv pot folosi temporar banda de frecvență atunci când este monitorizat că banda de frecvență utilizată de utilizatorul autorizat nu este utilizată. Când este monitorizată că banda de frecvență a utilizatorului autorizat este în uz, utilizatorul CR eliberează canalul utilizatorului autorizat, asigurându-se astfel că utilizatorul CR nu interferează cu utilizatorul autorizat. Prin urmare, rețeaua de comunicații fără fir cognitivă are următoarele caracteristici importante: (1) Utilizatorul principal are prioritate absolută de a accesa canalul. Pe de o parte, atunci când utilizatorul autorizat nu ocupă canalul, utilizatorul secundar are posibilitatea de a accesa canalul inactiv; când utilizatorul principal reapare, utilizatorul secundar ar trebui să părăsească canalul în uz la timp și să returneze canalul utilizatorului principal. Pe de altă parte, atunci când utilizatorul principal ocupă canalul, utilizatorul slave poate accesa canalul fără a afecta calitatea serviciului utilizatorului principal. (2) Terminalul de comunicare CR are funcții de percepție, management și reglare. În primul rând, terminalul de comunicație CR poate percepe spectrul de frecvență și mediul de canal în mediul de lucru și poate determina partajarea și alocarea resurselor de spectru în conformitate cu anumite reguli în funcție de rezultatele detectării; pe de altă parte, terminalul de comunicație CR are capacitatea de a ajusta parametrii de lucru online, cum ar fi schimbarea Parametrilor de transmisie, cum ar fi frecvența purtătoarei și metoda de modulare, se pot adapta la schimbările din mediu. În rețelele de comunicații fără fir cognitive, detectarea spectrului este o tehnologie cheie. Algoritmii de detecție a spectrului de frecvență utilizați în mod obișnuit includ detectarea energiei, detectarea filtrului potrivit și metodele de detectare a caracteristicilor ciclostaționare. Aceste metode au propriile avantaje și dezavantaje. Performanța acestor algoritmi depinde de informațiile prealabile obținute. Algoritmii existenți de detectare a spectrului sunt: metode de filtru potrivit, detector de energie și detector de caracteristici. Filtrul potrivit poate fi aplicat numai atunci când semnalul principal este cunoscut. Detectorul de energie poate fi aplicat în situația în care semnalul principal este necunoscut, dar performanța acestuia se deteriorează atunci când se utilizează un timp scurt de detectare. Deoarece ideea principală a detectorului de caracteristici este de a utiliza ciclostaționaritatea semnalului pentru a detecta prin funcția de corelare spectrală. Zgomotul este un semnal staționar larg și nu are nicio corelație, în timp ce semnalul modulat este corelat și ciclostaționar. Prin urmare, funcția de corelație spectrală poate distinge energia zgomotului și energia semnalului modulat. Într-un mediu cu zgomot incert, performanța detectorului de caracteristici este mai bună decât cea a detectorului de energie. Performanța detectorului de caracteristici în raportul semnal-zgomot scăzut este limitată, are o complexitate de calcul ridicată și necesită un timp lung de observare. Acest lucru reduce debitul de date al sistemului CR. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de comunicații fără fir, resursele de spectru devin din ce în ce mai tensionate. Deoarece tehnologia CR poate atenua această problemă, tehnologia CR a fost acordată atenție în rețelele de comunicații fără fir, iar multe standarde de rețele de comunicații fără fir au introdus tehnologia radio cognitivă. Cum ar fi IEEE 802.11, IEEE 802.22 și IEEE 802.16h. În acordul 802.16h, există un conținut important al selecției dinamice a spectrului pentru a facilita utilizarea de către WiMAX a benzilor de frecvență radio și televiziune, iar baza sa este tehnologia de detectare a spectrului. În standardul internațional IEEE 802.11h pentru rețelele locale fără fir, au fost introduse două concepte importante: selecția dinamică a spectrului (DFS) și controlul puterii de transmisie (TPC), iar radioul cognitiv a fost aplicat rețelelor locale fără fir. În standardul 802.11y, tehnologia de multiplexare prin diviziune ortogonală a frecvenței (OFDM) este utilizată pentru a oferi o varietate de opțiuni de lățime de bandă, care pot realiza comutarea rapidă a lățimii de bandă. Sistemele WLAN (rețea locală fără fir) pot profita de caracteristicile OFDM pentru a evita evitarea prin ajustarea lățimii de bandă și a parametrilor de putere de transmisie. Interferiți cu alți utilizatori care lucrează în această bandă de frecvență. Deoarece sistemul fără fir cu fibră optică are avantajele lățimii de bandă de comunicație cu fibră optică largi și caracteristicile flexibile ale comunicației fără fir, acesta a fost utilizat pe scară largă. În ultimii ani, transmiterea semnalelor WLAN cognitive de radiofrecvență în fibră optică a atras atenția. Autorul literaturii [5-6] a propus ca sistemul ROF Semnalele radio cognitive să fie transmise sub arhitectură, iar experimentele de simulare arată că performanța rețelei a fost îmbunătățită.
2 Arhitectura sistemului de transmisie fără fir prin fibră optică hibridă bazată pe ROF
Pentru a satisface nevoile serviciilor multimedia pentru transmisia video, noua fibră-to-the-home (FFTH) va deveni tehnologia supremă de acces în bandă largă, iar rețeaua optică pasivă (PON) a devenit în centrul atenției odată ce apare. afară. Deoarece dispozitivele utilizate în rețeaua PON sunt dispozitive pasive, nu au nevoie de alimentare cu energie, pot fi imune la influența interferențelor electromagnetice externe și a fulgerelor, pot realiza o transmisie transparentă a serviciilor și au o fiabilitate ridicată a sistemului. Rețelele PON includ în principal rețele optice pasive cu multiplexare în timp (TDM-PON) și rețele optice pasive cu multiplexare pe lungime de undă (WDM-PON). În comparație cu TDM-PON, WDM-PON are caracteristicile de lățime de bandă exclusivă pentru utilizator și securitate ridicată, devenind cea mai potențială rețea de acces optic în viitor. Figura 1 prezintă schema bloc a sistemului WDM-PON.