З розвитком комунікаційних мереж у напрямку широкосмугового зв’язку та мобільності оптоволоконна бездротова система зв’язку (ROF) об’єднує волоконно-оптичний зв’язок і бездротовий зв’язок, повністю використовуючи переваги широкосмугового зв’язку та захисту від перешкод оптоволоконних ліній, а також бездротового зв’язку. . Зручні та гнучкі функції задовольняють попит людей на широкосмуговий доступ. Рання технологія ROF в основному була присвячена наданню високочастотних послуг бездротової передачі, таких як оптичне волокно міліметрової хвилі. З розвитком і зрілістю технології ROF люди почали вивчати гібридні дротові та бездротові мережі передачі, тобто оптоволоконні системи бездротового зв’язку (ROF), які надають дротові та бездротові послуги одночасно. Зі стрімким розвитком радіозв'язку дефіцит спектральних ресурсів стає все більш помітним. Як покращити використання спектру в умовах обмежених бездротових ресурсів, щоб пом'якшити протиріччя між пропозицією та попитом на ресурси спектру, стало проблемою, яку потрібно вирішити в галузі зв'язку. Когнітивне радіо (CR) — це інтелектуальна технологія спільного використання спектру. Він може ефективно покращити використання ресурсів спектру за допомогою «вторинного використання» авторизованого спектру та став дослідницькою точкою в галузі зв’язку. У бездротовій локальній мережі 802.11 [1], міській мережі 802.16 [2] і мережі мобільного зв’язку 3G [3] почали вивчати застосування когнітивної радіотехнології для підвищення пропускної здатності системи, а також почали вивчати застосування Технологія ROF для досягнення змішаної передачі різних бізнес-сигналів[ 4]. Когнітивні волоконно-оптичні бездротові мережі зв’язку, які передають дротові та бездротові сигнали, є тенденцією розвитку мереж зв’язку майбутнього. Система ROF гібридної передачі, заснована на технології когнітивного радіо, стикається з багатьма новими проблемами, такими як розробка архітектури мережі, розробка протоколу рівня, генерація дротових і бездротових модульованих сигналів на основі кількох послуг, керування мережею та ідентифікація модульованих сигналів.
1 Когнітивні радіотехнології
Когнітивне радіо — це ефективний спосіб вирішити проблему нестачі та недовикористання спектру. Когнітивне радіо - це інтелектуальна система бездротового зв'язку. Він відчуває використання спектра навколишнього середовища та адаптивно регулює власні параметри шляхом навчання для досягнення ефективного використання. Ресурси спектру та надійний зв'язок. Застосування когнітивного радіо є ключовою технологією для реалізації ресурсу спектру від фіксованого розподілу до динамічного розподілу. У когнітивній радіосистемі, щоб захистити авторизованого користувача (або стати головним користувачем) від перешкод з боку підлеглого користувача (або користувача CR), функція зондування спектру полягає в тому, щоб визначити, чи існує авторизований користувач. Користувачі когнітивного радіо можуть тимчасово використовувати смугу частот, коли буде відстежено, що смуга частот, яку використовує авторизований користувач, не використовується. Коли перевіряється, що діапазон частот авторизованого користувача використовується, користувач CR звільняє канал для авторизованого користувача, таким чином гарантуючи, що користувач CR не заважає авторизованому користувачеві. Таким чином, мережа когнітивного бездротового зв'язку має наступні характерні особливості: (1) Основний користувач має абсолютний пріоритет доступу до каналу. З одного боку, коли авторизований користувач не займає канал, вторинний користувач має можливість отримати доступ до неактивного каналу; коли основний користувач знову з’являється, вторинний користувач має вчасно вийти з каналу, що використовується, і повернути канал основному користувачеві. З іншого боку, коли головний користувач займає канал, підлеглий користувач може отримати доступ до каналу, не впливаючи на якість обслуговування головного користувача. (2) Термінал зв'язку CR має функції сприйняття, управління та налаштування. По-перше, термінал зв'язку CR може сприймати частотний спектр і середовище каналу в робочому середовищі і визначати спільне використання та розподіл ресурсів спектру відповідно до певних правил відповідно до результатів виявлення; з іншого боку, термінал зв’язку CR має можливість регулювати робочі параметри в режимі он-лайн, наприклад, змінювати Параметри передачі, такі як несуча частота та метод модуляції, можуть адаптуватися до змін у навколишньому середовищі. У когнітивних бездротових мережах зв’язку визначення спектру є ключовою технологією. Зазвичай використовувані алгоритми визначення спектру включають виявлення енергії, виявлення узгодженого фільтра та методи виявлення циклостаціонарних ознак. Ці методи мають свої переваги та недоліки. Продуктивність цих алгоритмів залежить від отриманої попередньої інформації. Існуючі алгоритми визначення спектру: узгоджений фільтр, детектор енергії та методи детектора ознак. Узгоджений фільтр можна застосувати лише тоді, коли відомий основний сигнал. Детектор енергії може бути застосований у ситуації, коли основний сигнал невідомий, але його продуктивність погіршується, коли використовується короткий час вимірювання. Тому що основна ідея детектора ознак полягає у використанні циклостаціонарності сигналу для виявлення за допомогою функції спектральної кореляції. Шум є широким стаціонарним сигналом і не має кореляції, тоді як модульований сигнал є корельованим і циклостаціонарним. Отже, спектральна кореляційна функція може розрізнити енергію шуму та енергію модульованого сигналу. У середовищі з невизначеним шумом продуктивність детектора ознак краща, ніж детектора енергії. Продуктивність детектора ознак за низького відношення сигнал/шум обмежена, має високу обчислювальну складність і потребує тривалого часу спостереження. Це зменшує пропускну здатність системи CR. З розвитком технологій бездротового зв'язку ресурси спектру стають все більш напруженими. Оскільки технологія CR може полегшити цю проблему, їй приділено увагу в мережах бездротового зв’язку, і багато стандартів мереж бездротового зв’язку запровадили технологію когнітивного радіо. Такі як IEEE 802.11, IEEE 802.22 і IEEE 802.16h. В угоді 802.16h є важливий зміст динамічного вибору спектру для полегшення використання WiMAX радіо- та телевізійних діапазонів частот, а її основою є технологія визначення спектру. У міжнародному стандарті IEEE 802.11h для бездротових локальних мереж було введено дві важливі концепції: динамічний вибір спектру (DFS) і керування потужністю передачі (TPC), а когнітивне радіо було застосовано до бездротових локальних мереж. У стандарті 802.11y технологія мультиплексування з ортогональним частотним поділом (OFDM) використовується для забезпечення різноманітних параметрів пропускної здатності, що дозволяє досягти швидкого перемикання пропускної здатності. Системи WLAN (бездротова локальна мережа) можуть використовувати переваги характеристик OFDM, щоб уникнути уникнення, регулюючи пропускну здатність і параметри потужності передачі. Заважати іншим користувачам, які працюють у цьому діапазоні частот. Оскільки волоконно-оптична бездротова система має переваги широкої смуги пропускання оптичного волокна та гнучкі характеристики бездротового зв’язку, вона широко використовується. В останні роки передача радіочастотних когнітивних сигналів WLAN по оптичному волокну привернула увагу. Автор літератури [5-6] запропонував, що когнітивні радіосигнали системи ROF передаються за архітектурою, а експерименти з моделювання показують, що продуктивність мережі була покращена.
2 Архітектура бездротової системи передачі гібридного оптичного волокна на основі ROF
Щоб задовольнити потреби мультимедійних послуг для передачі відео, нова оптоволокна до дому (FFTH) стане найкращою технологією широкосмугового доступу, а пасивна оптична мережа (PON) опинилася в центрі уваги, коли вона з’явилася. поза. Оскільки пристрої, що використовуються в мережі PON, є пасивними пристроями, вони не потребують живлення, можуть бути несприйнятливими до впливу зовнішніх електромагнітних перешкод і блискавки, можуть досягати прозорої передачі послуг і мають високу надійність системи. Мережі PON в основному включають пасивні оптичні мережі з тимчасовим розподілом (TDM-PON) і пасивні оптичні мережі з мультиплексуванням за довжиною хвилі (WDM-PON). У порівнянні з TDM-PON, WDM-PON має характеристики ексклюзивної смуги пропускання для користувача та високий рівень безпеки, ставши найбільш потенційною оптичною мережею доступу в майбутньому. На рисунку 1 представлена структурна схема системи WDM-PON.