ด้วยการพัฒนาเครือข่ายการสื่อสารไปสู่บรอดแบนด์และความคล่องตัว ระบบสื่อสารไร้สายใยแก้วนำแสง (ROF) ได้รวมการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและการสื่อสารไร้สายเข้าด้วยกัน ให้ข้อดีของบรอดแบนด์และป้องกันการรบกวนของสายใยแก้วนำแสงอย่างเต็มที่ รวมถึงการสื่อสารไร้สาย . คุณสมบัติที่สะดวกและยืดหยุ่นตอบสนองความต้องการของผู้คนสำหรับบรอดแบนด์ เทคโนโลยี ROF ในยุคเริ่มแรกมีจุดประสงค์หลักเพื่อให้บริการส่งสัญญาณไร้สายความถี่สูง เช่น การส่งผ่านใยแก้วนำแสงแบบคลื่นมิลลิเมตร ด้วยการพัฒนาและความพร้อมของเทคโนโลยี ROF ผู้คนเริ่มศึกษาเครือข่ายการส่งข้อมูลแบบมีสายและไร้สายแบบไฮบริด นั่นคือระบบการสื่อสารไร้สายด้วยใยแก้วนำแสง (ROF) ที่ให้บริการแบบมีสายและไร้สายในเวลาเดียวกัน ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการสื่อสารทางวิทยุ การขาดแคลนทรัพยากรคลื่นความถี่จึงมีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อยๆ วิธีปรับปรุงการใช้คลื่นความถี่ภายใต้เงื่อนไขของทรัพยากรไร้สายที่มีจำกัด เพื่อบรรเทาความขัดแย้งระหว่างอุปสงค์และอุปทานของทรัพยากรคลื่นความถี่ กลายเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไขในด้านการสื่อสาร วิทยุทางปัญญา (CR) เป็นเทคโนโลยีการแบ่งปันคลื่นความถี่อัจฉริยะ สามารถปรับปรุงการใช้ทรัพยากรคลื่นความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่าน "การใช้งานรอง" ของคลื่นความถี่ที่ได้รับอนุญาต และกลายเป็นจุดสำคัญในการวิจัยในด้านการสื่อสาร ในเครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย 802.11 [1] เครือข่ายท้องถิ่น 802.16 เมือง [2] และเครือข่ายการสื่อสารเคลื่อนที่ 3G [3] ได้เริ่มศึกษาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีวิทยุการรับรู้เพื่อปรับปรุงขีดความสามารถของระบบ และเริ่มศึกษาการประยุกต์ใช้ เทคโนโลยี ROF เพื่อให้เกิดการส่งสัญญาณทางธุรกิจที่แตกต่างกัน[4] เครือข่ายการสื่อสารไร้สายด้วยใยแก้วนำแสงทางวิทยุซึ่งส่งสัญญาณแบบมีสายและไร้สายเป็นแนวโน้มการพัฒนาของเครือข่ายการสื่อสารในอนาคต ระบบ ROF การส่งผ่านแบบไฮบริดที่ใช้เทคโนโลยีวิทยุรับรู้เผชิญกับความท้าทายใหม่ ๆ มากมาย เช่น การออกแบบสถาปัตยกรรมเครือข่าย การออกแบบโปรโตคอลเลเยอร์ การสร้างสัญญาณมอดูเลตแบบมีสายและไร้สายตามบริการที่หลากหลาย การจัดการเครือข่าย และการระบุสัญญาณมอดูเลต
1 เทคโนโลยีวิทยุองค์ความรู้
วิทยุทางปัญญาเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาการขาดคลื่นความถี่และการใช้ประโยชน์คลื่นความถี่น้อยเกินไป วิทยุทางปัญญาเป็นระบบสื่อสารไร้สายอัจฉริยะ โดยจะตรวจจับการใช้คลื่นความถี่ของสภาพแวดล้อมโดยรอบ และปรับพารามิเตอร์ของตัวเองให้เหมาะสมผ่านการเรียนรู้เพื่อให้เกิดการใช้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพ ทรัพยากรสเปกตรัมและการสื่อสารที่เชื่อถือได้ การประยุกต์ใช้วิทยุการรับรู้เป็นเทคโนโลยีสำคัญในการตระหนักถึงทรัพยากรสเปกตรัมตั้งแต่การจัดสรรคงที่ไปจนถึงการจัดสรรแบบไดนามิก ในระบบวิทยุรับรู้ เพื่อปกป้องผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต (หรือกลายเป็นผู้ใช้หลัก) จากการรบกวนจากผู้ใช้ทาส (หรือผู้ใช้ CR) ฟังก์ชันการตรวจจับสเปกตรัมคือการรับรู้ว่ามีผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตอยู่หรือไม่ ผู้ใช้วิทยุทางปัญญาสามารถใช้คลื่นความถี่ได้ชั่วคราวเมื่อมีการตรวจสอบว่าไม่ได้ใช้คลื่นความถี่ที่ผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตใช้ เมื่อมีการตรวจสอบว่ามีการใช้ย่านความถี่ของผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต ผู้ใช้ CR จะปล่อยช่องสัญญาณให้กับผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าผู้ใช้ CR จะไม่รบกวนผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต ดังนั้น เครือข่ายการสื่อสารไร้สายแบบรับรู้จึงมีคุณลักษณะเด่นดังต่อไปนี้: (1) ผู้ใช้หลักมีลำดับความสำคัญที่แน่นอนในการเข้าถึงช่องสัญญาณ ในด้านหนึ่ง เมื่อผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตไม่ได้ครอบครองช่อง ผู้ใช้รองจะมีโอกาสเข้าถึงช่องที่ไม่ได้ใช้งาน เมื่อผู้ใช้หลักปรากฏขึ้นอีกครั้ง ผู้ใช้รองควรออกจากช่องที่ใช้งานให้ทันเวลา และคืนช่องให้กับผู้ใช้หลัก ในทางกลับกัน เมื่อผู้ใช้หลักครอบครองช่องสัญญาณ ผู้ใช้ทาสจะสามารถเข้าถึงช่องสัญญาณได้โดยไม่กระทบต่อคุณภาพการบริการของผู้ใช้หลัก (2) สถานีสื่อสาร CR มีหน้าที่ในการรับรู้ การจัดการ และการปรับเปลี่ยน ประการแรก เทอร์มินัลการสื่อสาร CR สามารถรับรู้สเปกตรัมความถี่และสภาพแวดล้อมของช่องสัญญาณในสภาพแวดล้อมการทำงาน และกำหนดการแบ่งปันและการจัดสรรทรัพยากรสเปกตรัมตามกฎบางอย่างตามผลการตรวจจับ ในทางกลับกัน เทอร์มินัลการสื่อสาร CR มีความสามารถในการปรับพารามิเตอร์การทำงานออนไลน์ เช่น การเปลี่ยนแปลง พารามิเตอร์การส่งสัญญาณ เช่น ความถี่พาหะ และวิธีการมอดูเลชั่น สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้ ในเครือข่ายการสื่อสารไร้สายแบบรับรู้ การตรวจจับสเปกตรัมเป็นเทคโนโลยีสำคัญ อัลกอริธึมการตรวจจับสเปกตรัมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การตรวจจับพลังงาน การตรวจจับตัวกรองที่ตรงกัน และวิธีการตรวจจับคุณลักษณะไซโคลสเตชันนารี วิธีการเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง ประสิทธิภาพของอัลกอริธึมเหล่านี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับก่อนหน้านี้ อัลกอริธึมการตรวจจับสเปกตรัมที่มีอยู่ ได้แก่ วิธีการกรองที่ตรงกัน เครื่องตรวจจับพลังงาน และวิธีการตรวจจับแบบฟีเจอร์ ตัวกรองที่ตรงกันสามารถใช้ได้เฉพาะเมื่อทราบสัญญาณหลักเท่านั้น สามารถใช้เครื่องตรวจจับพลังงานกับสถานการณ์ที่ไม่ทราบสัญญาณหลักได้ แต่ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อใช้เวลาในการตรวจจับสั้นลง เพราะแนวคิดหลักของฟีเจอร์เครื่องตรวจจับคือการใช้ไซโคลสเตชันทาริตีของสัญญาณเพื่อตรวจจับผ่านฟังก์ชันสหสัมพันธ์ทางสเปกตรัม สัญญาณรบกวนเป็นสัญญาณที่อยู่นิ่งในวงกว้างและไม่มีความสัมพันธ์กัน ในขณะที่สัญญาณมอดูเลตมีความสัมพันธ์กันและเป็นสัญญาณแบบหมุนวน ดังนั้นฟังก์ชันความสัมพันธ์ทางสเปกตรัมจึงสามารถแยกแยะพลังงานของสัญญาณรบกวนและพลังงานของสัญญาณมอดูเลตได้ ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนไม่แน่นอน ประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับคุณลักษณะจะดีกว่าประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับพลังงาน ประสิทธิภาพของตัวตรวจจับคุณลักษณะภายใต้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนต่ำนั้นมีจำกัด มีความซับซ้อนในการคำนวณสูงและต้องใช้เวลาสังเกตนาน ซึ่งจะช่วยลดปริมาณการรับส่งข้อมูลของระบบ CR ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย ทรัพยากรคลื่นความถี่จึงมีความตึงเครียดมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากเทคโนโลยี CR สามารถบรรเทาปัญหานี้ได้ เทคโนโลยี CR จึงได้รับความสนใจในเครือข่ายการสื่อสารไร้สาย และมาตรฐานเครือข่ายการสื่อสารไร้สายจำนวนมากได้นำเทคโนโลยีวิทยุการรับรู้มาใช้ เช่น IEEE 802.11, IEEE 802.22 และ IEEE 802.16h. ในข้อตกลง 802.16h มีเนื้อหาที่สำคัญเกี่ยวกับการเลือกสเปกตรัมแบบไดนามิกเพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้คลื่นความถี่วิทยุและโทรทัศน์ของ WiMAX และมีรากฐานมาจากเทคโนโลยีการตรวจจับสเปกตรัม ในมาตรฐานสากล IEEE 802.11h สำหรับเครือข่ายท้องถิ่นแบบไร้สาย ได้มีการนำเสนอแนวคิดที่สำคัญสองประการ: การเลือกสเปกตรัมแบบไดนามิก (DFS) และการควบคุมกำลังส่ง (TPC) และวิทยุการรับรู้ได้ถูกนำไปใช้กับเครือข่ายท้องถิ่นแบบไร้สาย ในมาตรฐาน 802.11y เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์การแบ่งความถี่มุมฉาก (OFDM) ถูกนำมาใช้เพื่อให้มีตัวเลือกแบนด์วิดท์ที่หลากหลาย ซึ่งสามารถสลับแบนด์วิดท์ได้อย่างรวดเร็ว ระบบ WLAN (เครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย) สามารถใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของ OFDM เพื่อหลีกเลี่ยงการหลีกเลี่ยงโดยการปรับแบนด์วิธและพารามิเตอร์กำลังส่ง รบกวนผู้ใช้รายอื่นที่ทำงานในย่านความถี่นี้ เนื่องจากระบบไร้สายใยแก้วนำแสงมีข้อดีของแบนด์วิธการสื่อสารใยแก้วนำแสงที่กว้างและคุณลักษณะที่ยืดหยุ่นของการสื่อสารไร้สาย จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การส่งสัญญาณ WLAN การรับรู้ความถี่วิทยุในใยแก้วนำแสงดึงดูดความสนใจ ผู้เขียนวรรณกรรม [5-6] เสนอว่าสัญญาณวิทยุของระบบการรับรู้ของระบบ ROF จะถูกส่งภายใต้สถาปัตยกรรม และการทดลองจำลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของเครือข่ายได้รับการปรับปรุง
2 สถาปัตยกรรมระบบส่งสัญญาณไร้สายใยแก้วนำแสงแบบไฮบริดที่ใช้ ROF
เพื่อตอบสนองความต้องการของบริการมัลติมีเดียสำหรับการส่งสัญญาณวิดีโอ ไฟเบอร์สู่บ้าน (FFTH) ที่เกิดขึ้นใหม่จะกลายเป็นเทคโนโลยีการเข้าถึงบรอดแบนด์ขั้นสูงสุด และเครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ (PON) ได้กลายเป็นจุดสนใจของความสนใจเมื่อมาถึง ออก. เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้ในเครือข่าย PON เป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟ จึงไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ สามารถต้านทานอิทธิพลของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกและฟ้าผ่า สามารถส่งบริการได้อย่างโปร่งใส และมีความน่าเชื่อถือของระบบสูง เครือข่าย PON ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครือข่ายออปติคอลแบบพาสซีฟแบบมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM-PON) และเครือข่ายออปติคอลแบบพาสซีฟแบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM-PON) เมื่อเปรียบเทียบกับ TDM-PON แล้ว WDM-PON มีลักษณะเฉพาะของแบนด์วิดท์เฉพาะสำหรับผู้ใช้และมีความปลอดภัยสูง กลายเป็นเครือข่ายการเข้าถึงแบบออปติคอลที่มีศักยภาพมากที่สุดในอนาคต รูปที่ 1 แสดงแผนภาพบล็อกของระบบ WDM-PON