Geniş bant ve mobiliteye yönelik iletişim ağlarının gelişmesiyle birlikte, fiber optik kablosuz iletişim sistemi (ROF), fiber optik iletişimi ve kablosuz iletişimi entegre ederek, kablosuz iletişimin yanı sıra geniş bant ve fiber optik hatların parazit önleme avantajlarından tam anlamıyla yararlanır. . Kullanışlı ve esnek özellikler insanların geniş bant talebini karşılar. İlk ROF teknolojisi esas olarak milimetrik dalga optik fiber iletimi gibi yüksek frekanslı kablosuz iletim hizmetleri sağlamaya adanmıştı. ROF teknolojisinin gelişmesi ve olgunlaşmasıyla birlikte insanlar hibrit kablolu ve kablosuz iletim ağlarını, yani kablolu ve kablosuz hizmetleri aynı anda sağlayan optik fiber kablosuz iletişim (ROF) sistemlerini incelemeye başladı. Radyo iletişiminin hızla gelişmesiyle birlikte spektrum kaynaklarının yetersizliği giderek daha belirgin hale geldi. Spektrum kaynaklarının arz ve talebi arasındaki çelişkiyi hafifletmek için sınırlı kablosuz kaynaklar koşullarında spektrum kullanımının nasıl iyileştirileceği iletişim alanında çözülmesi gereken bir sorun haline gelmiştir. Bilişsel radyo (CR), akıllı bir spektrum paylaşım teknolojisidir. Yetkili spektrumun "ikincil kullanımı" yoluyla spektrum kaynaklarının kullanımını etkili bir şekilde geliştirebilir ve iletişim alanında bir araştırma merkezi haline gelmiştir. 802.11 kablosuz yerel alan ağı [1], 802.16 metropol alan ağı [2] ve 3G mobil iletişim ağı [3], sistemin kapasitesini geliştirmek için bilişsel radyo teknolojisinin uygulanmasını incelemeye başlamış ve Farklı iş sinyallerinin karışık iletimini sağlamak için ROF teknolojisi[4]. Kablolu ve kablosuz sinyalleri ileten bilişsel radyo tabanlı fiber optik kablosuz iletişim ağları, geleceğin iletişim ağlarının gelişim eğilimidir. Bilişsel radyo teknolojisine dayalı hibrit iletim ROF sistemi, ağ mimarisi tasarımı, katman protokol tasarımı, çoklu hizmetlere dayalı kablolu ve kablosuz modüle edilmiş sinyallerin üretilmesi, ağ yönetimi ve modüle edilmiş sinyallerin tanımlanması gibi birçok yeni zorlukla karşı karşıyadır.
1 Bilişsel radyo teknolojisi
Bilişsel radyo, spektrum eksikliğini ve spektrumun yetersiz kullanımını çözmenin etkili bir yoludur. Bilişsel radyo akıllı bir kablosuz iletişim sistemidir. Çevredeki ortamın spektrum kullanımını algılar ve etkili kullanım elde etmek için öğrenme yoluyla kendi parametrelerini uyarlanabilir şekilde ayarlar. Spektrum kaynakları ve güvenilir iletişim. Bilişsel radyonun uygulanması, spektrum kaynağının sabit tahsisten dinamik tahsise kadar gerçekleştirilmesinde önemli bir teknolojidir. Bilişsel radyo sisteminde, yetkili bir kullanıcıyı (veya ana kullanıcı haline gelen) bir yardımcı kullanıcının (veya CR kullanıcısının) müdahalesinden korumak için spektrum algılamanın işlevi, yetkili bir kullanıcının var olup olmadığını algılamaktır. Bilişsel radyo kullanıcıları, yetkili kullanıcının kullandığı frekans bandının kullanılmadığı izlendiğinde frekans bandını geçici olarak kullanabilir. Yetkili kullanıcının frekans bandının kullanımda olduğu izlendiğinde CR kullanıcısı kanalı yetkili kullanıcıya bırakır, böylece CR kullanıcısının yetkili kullanıcıya müdahale etmemesi sağlanır. Bu nedenle bilişsel kablosuz iletişim ağı aşağıdaki belirgin özelliklere sahiptir: (1) Birincil kullanıcının kanala erişimde mutlak önceliği vardır. Bir yandan yetkili kullanıcı kanalı işgal etmediğinde ikincil kullanıcı boştaki kanala erişme fırsatına sahipken; Birincil kullanıcı yeniden ortaya çıktığında, ikincil kullanıcı, kullanımda olan kanaldan zamanında çıkmalı ve kanalı birincil kullanıcıya geri vermelidir. Öte yandan, ana kullanıcı kanalı işgal ettiğinde, köle kullanıcı, ana kullanıcının hizmet kalitesini etkilemeden kanala erişebilir. (2) CR iletişim terminali algılama, yönetim ve ayarlama işlevlerine sahiptir. Birincisi, CR iletişim terminali, çalışma ortamındaki frekans spektrumunu ve kanal ortamını algılayabilir ve tespit sonuçlarına göre spektrum kaynaklarının belirli kurallara göre paylaşımını ve tahsisini belirleyebilir; Öte yandan, CR iletişim terminali, çalışma parametrelerini değiştirme gibi çevrimiçi olarak ayarlama yeteneğine sahiptir. Taşıyıcı frekansı ve modülasyon yöntemi gibi iletim parametreleri, ortamdaki değişikliklere uyum sağlayabilir. Bilişsel kablosuz iletişim ağlarında spektrum algılama önemli bir teknolojidir. Yaygın olarak kullanılan spektrum algılama algoritmaları arasında enerji algılama, eşleşen filtre algılama ve döngüsel özellik algılama yöntemleri bulunur. Bu yöntemlerin kendine göre avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır. Bu algoritmaların performansı elde edilen ön bilgiye bağlıdır. Mevcut spektrum algılama algoritmaları şunlardır: eşleşen filtre, enerji dedektörü ve özellik dedektörü yöntemleri. Eşleşen filtre yalnızca ana sinyal bilindiğinde uygulanabilir. Enerji dedektörü, ana sinyalin bilinmediği ancak kısa algılama süresi kullanıldığında performansının bozulduğu duruma uygulanabilir. Çünkü özellik dedektörünün ana fikri, spektral korelasyon fonksiyonu aracılığıyla tespit yapmak için sinyalin döngüsel durağanlığını kullanmaktır. Gürültü geniş bir sabit sinyaldir ve korelasyonu yoktur, modüle edilmiş sinyal ise korelasyonlu ve döngüseldir. Bu nedenle, spektral korelasyon fonksiyonu gürültünün enerjisini ve modüle edilmiş sinyalin enerjisini ayırt edebilir. Belirsiz gürültünün olduğu bir ortamda, özellik dedektörünün performansı enerji dedektörünün performansından daha iyidir. Özellik dedektörünün düşük sinyal-gürültü oranı altındaki performansı sınırlıdır, yüksek hesaplama karmaşıklığına sahiptir ve uzun gözlem süresi gerektirir. Bu, CR sisteminin veri verimini azaltır. Kablosuz iletişim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte spektrum kaynakları giderek daha da gergin hale geliyor. CR teknolojisinin bu sorunu hafifletebilmesi nedeniyle kablosuz iletişim ağlarında CR teknolojisine önem verilmiş ve birçok kablosuz iletişim ağı standardı bilişsel radyo teknolojisini devreye sokmuştur. IEEE 802.11, IEEE 802.22 ve IEEE 802.16h gibi. 802.16h anlaşmasında WiMAX'in radyo ve televizyon frekans bantlarını kullanımını kolaylaştıracak önemli bir dinamik spektrum seçimi içeriği mevcut olup, temeli spektrum algılama teknolojisidir. Kablosuz yerel alan ağlarına yönelik IEEE 802.11h uluslararası standardında iki önemli kavram tanıtılmıştır: dinamik spektrum seçimi (DFS) ve iletim gücü kontrolü (TPC) ve bilişsel radyo, kablosuz yerel alan ağlarına uygulanmıştır. 802.11y standardında, hızlı bant genişliği değişimi sağlayabilen çeşitli bant genişliği seçenekleri sağlamak için ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM) teknolojisi kullanılır. WLAN (kablosuz yerel alan ağı) sistemleri, bant genişliğini ve iletim gücü parametrelerini ayarlayarak kaçınmayı önlemek için OFDM'nin özelliklerinden yararlanabilir. Bu frekans bandında çalışan diğer kullanıcılara müdahale etmeyin. Fiber optik kablosuz sistem, geniş fiber optik iletişim bant genişliği ve kablosuz iletişimin esnek özellikleri gibi avantajlara sahip olduğundan yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda radyo frekansı bilişsel WLAN sinyallerinin optik fiberde iletilmesi dikkat çekti. Literatür yazarı [5-6], ROF sisteminin Bilişsel radyo sinyallerinin mimari altında iletildiğini ve simülasyon deneylerinin ağ performansının iyileştirildiğini gösterdiğini öne sürdü.
2 ROF tabanlı hibrit optik fiber kablosuz iletim sistemi mimarisi
Video iletimi için multimedya hizmetlerinin ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla, yeni ortaya çıkan eve kadar fiber (FFTH) nihai geniş bant erişim teknolojisi haline gelecek ve pasif optik ağ (PON) ortaya çıktığında ilgi odağı haline gelecektir. dışarı. PON ağında kullanılan cihazlar pasif cihazlar olduğundan güç kaynağına ihtiyaç duymazlar, harici elektromanyetik girişim ve yıldırımın etkisine karşı dayanıklı olabilirler, hizmetlerin şeffaf iletimini sağlayabilirler ve yüksek sistem güvenilirliğine sahiptirler. PON ağları temel olarak zaman bölmeli çoğullayıcı pasif optik ağları (TDM-PON) ve dalga boyu bölmeli çoğullayıcı pasif optik ağları (WDM-PON) içerir. TDM-PON ile karşılaştırıldığında WDM-PON, kullanıcıya özel bant genişliği ve yüksek güvenlik özelliklerine sahiptir ve gelecekte en potansiyel optik erişim ağı haline gelecektir. Şekil 1, WDM-PON sisteminin blok şemasını göstermektedir.