Aloqa tarmoqlarining keng polosali va mobillik yo'nalishi bo'yicha rivojlanishi bilan optik tolali simsiz aloqa tizimi (ROF) optik tolali aloqa va simsiz aloqani birlashtiradi, bu keng polosali va optik tolali liniyalarning interferentsiyasiga qarshi, shuningdek simsiz aloqa afzalliklarini to'liq o'ynaydi. . Qulay va moslashuvchan xususiyatlar odamlarning keng polosali ulanishga bo'lgan talabini qondiradi. Dastlabki ROF texnologiyasi asosan millimetrli to'lqinli optik tolali uzatish kabi yuqori chastotali simsiz uzatish xizmatlarini taqdim etishga bag'ishlangan edi. ROF texnologiyasining rivojlanishi va etukligi bilan odamlar gibrid simli va simsiz uzatish tarmoqlarini, ya'ni simli va simsiz xizmatlarni bir vaqtning o'zida taqdim etadigan optik tolali simsiz aloqa (ROF) tizimlarini o'rganishni boshladilar. Radioaloqaning jadal rivojlanishi bilan spektr resurslarining tanqisligi tobora ortib bormoqda. Spektr resurslariga talab va taklif o'rtasidagi qarama-qarshilikni bartaraf etish uchun cheklangan simsiz resurslar sharoitida spektrdan foydalanishni qanday yaxshilash aloqa sohasida hal qilinishi kerak bo'lgan muammoga aylandi. Kognitiv radio (CR) - bu aqlli spektr almashish texnologiyasi. U vakolatli spektrdan "ikkilamchi foydalanish" orqali spektr resurslaridan samarali foydalanishni yaxshilashi mumkin va aloqa sohasidagi tadqiqot nuqtasiga aylandi. 802.11 simsiz lokal tarmoq [1], 802.16 metropoliten tarmog'i [2] va 3G mobil aloqa tarmog'i [3] da tizimning imkoniyatlarini yaxshilash uchun kognitiv radio texnologiyasini qo'llashni o'rganishni boshladilar va qo'llanilishini o'rganishni boshladilar. ROF texnologiyasi turli xil biznes signallarining aralash uzatilishiga erishish uchun [4]. Simli va simsiz signallarni uzatuvchi kognitiv radioga asoslangan optik tolali simsiz aloqa tarmoqlari kelajakdagi aloqa tarmoqlarining rivojlanish tendentsiyasidir. Kognitiv radio texnologiyasiga asoslangan gibrid uzatish ROF tizimi tarmoq arxitekturasi dizayni, qatlam protokoli dizayni, bir nechta xizmatlarga asoslangan simli va simsiz modulyatsiyalangan signallarni yaratish, tarmoqni boshqarish va modulyatsiyalangan signallarni identifikatsiya qilish kabi ko'plab yangi muammolarga duch keladi.
1 Kognitiv radio texnologiyasi
Kognitiv radio - bu spektrning etishmasligi va spektrdan to'liq foydalanilmasligini hal qilishning samarali usuli. Kognitiv radio - bu aqlli simsiz aloqa tizimi. U atrofdagi muhitdan foydalanish spektrini sezadi va samarali foydalanishga erishish uchun o'rganish orqali o'z parametrlarini moslashtirib sozlaydi. Spektr resurslari va ishonchli aloqa. Kognitiv radiodan foydalanish spektr resursini qat'iy taqsimlashdan dinamik taqsimlashgacha amalga oshirishning asosiy texnologiyasidir. Kognitiv radiotizimda vakolatli foydalanuvchini (yoki asosiy foydalanuvchiga aylanishni) tobe foydalanuvchi (yoki CR foydalanuvchisi) aralashuvidan himoya qilish uchun spektrni sezish funksiyasi vakolatli foydalanuvchi mavjudligini aniqlashdan iborat. Kognitiv radio foydalanuvchilari vakolatli foydalanuvchi tomonidan ishlatiladigan chastota diapazoni ishlatilmayotganligi kuzatilganda chastota diapazonidan vaqtincha foydalanishlari mumkin. Vakolatli foydalanuvchining chastota diapazoni ishlatilayotganligi kuzatilganda, CR foydalanuvchisi kanalni vakolatli foydalanuvchiga beradi va shu bilan CR foydalanuvchisi vakolatli foydalanuvchiga xalaqit bermasligini ta'minlaydi. Shu sababli, kognitiv simsiz aloqa tarmog'i quyidagi muhim xususiyatlarga ega: (1) Asosiy foydalanuvchi kanalga kirishda mutlaq ustuvorlikka ega. Bir tomondan, vakolatli foydalanuvchi kanalni egallamasa, ikkinchi darajali foydalanuvchi bo'sh kanalga kirish imkoniyatiga ega; asosiy foydalanuvchi qayta paydo bo'lganda, ikkilamchi foydalanuvchi o'z vaqtida foydalanilayotgan kanaldan chiqishi va kanalni asosiy foydalanuvchiga qaytarishi kerak. Boshqa tomondan, asosiy foydalanuvchi kanalni egallaganida, tobe foydalanuvchi asosiy foydalanuvchining xizmat sifatiga ta'sir qilmasdan kanalga kirishi mumkin. (2) CR aloqa terminali idrok etish, boshqarish va sozlash funktsiyalariga ega. Birinchidan, CR aloqa terminali ish muhitida chastota spektrini va kanal muhitini idrok etishi va aniqlash natijalariga ko'ra ma'lum qoidalarga muvofiq spektr resurslarini almashish va taqsimlashni aniqlashi mumkin; boshqa tomondan, CR aloqa terminali ish parametrlarini o'zgartirish kabi onlayn rejimda sozlash imkoniyatiga ega. Tashuvchi chastotasi va modulyatsiya usuli kabi uzatish parametrlari muhitdagi o'zgarishlarga moslashishi mumkin. Kognitiv simsiz aloqa tarmoqlarida spektrni aniqlash asosiy texnologiya hisoblanadi. Keng qo'llaniladigan spektrni sezish algoritmlari energiyani aniqlash, mos keladigan filtrni aniqlash va tsiklostatsion xususiyatlarni aniqlash usullarini o'z ichiga oladi. Ushbu usullarning o'ziga xos afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Ushbu algoritmlarning ishlashi oldindan olingan ma'lumotlarga bog'liq. Mavjud spektrni sezish algoritmlari quyidagilardir: mos keladigan filtr, energiya detektori va xususiyat detektori usullari. Mos keladigan filtr faqat asosiy signal ma'lum bo'lganda qo'llanilishi mumkin. Energiya detektori asosiy signal noma'lum bo'lgan vaziyatga qo'llanilishi mumkin, ammo qisqa sezish vaqtidan foydalanilganda uning ishlashi yomonlashadi. Xususiyat detektorining asosiy g'oyasi spektral korrelyatsiya funktsiyasi orqali aniqlash uchun signalning siklostatsionarligidan foydalanishdir. Shovqin keng statsionar signal bo'lib, hech qanday korrelyatsiyaga ega emas, modulyatsiyalangan signal esa korrelyatsiya va tsiklostatsiondir. Shuning uchun spektral korrelyatsiya funktsiyasi shovqin energiyasini va modulyatsiyalangan signal energiyasini ajrata oladi. Noaniq shovqinli muhitda xususiyat detektorining ishlashi energiya detektoriga qaraganda yaxshiroq. Past signal-shovqin nisbati ostida xususiyat detektorining ishlashi cheklangan, yuqori hisoblash murakkabligiga ega va uzoq kuzatuv vaqtini talab qiladi. Bu CR tizimining ma'lumotlar o'tkazuvchanligini pasaytiradi. Simsiz aloqa texnologiyasining rivojlanishi bilan spektr resurslari tobora keskinlashib bormoqda. CR texnologiyasi bu muammoni engillashtirishi mumkinligi sababli, simsiz aloqa tarmoqlarida CR texnologiyasiga e'tibor berildi va ko'plab simsiz aloqa tarmog'i standartlari kognitiv radio texnologiyasini joriy qildi. IEEE 802.11, IEEE 802.22 va IEEE 802.16h kabi. 802.16h kelishuvida WiMAX-ning radio va televidenie chastota diapazonlaridan foydalanishini osonlashtirish uchun dinamik spektrni tanlashning muhim mazmuni mavjud va uning asosi spektrni sezish texnologiyasidir. Simsiz lokal tarmoqlar uchun IEEE 802.11h xalqaro standartida ikkita muhim tushuncha kiritildi: dinamik spektrni tanlash (DFS) va uzatish quvvatini boshqarish (TPC) va kognitiv radio simsiz lokal tarmoqlarga tatbiq etildi. 802.11y standartida ortogonal chastotali bo'linish multipleksatsiyasi (OFDM) texnologiyasi turli tarmoqli kengligi variantlarini ta'minlash uchun ishlatiladi, bu esa o'tkazish qobiliyatini tez almashtirishga erishish mumkin. WLAN (simsiz mahalliy tarmoq) tizimlari tarmoqli kengligi va uzatish quvvati parametrlarini sozlash orqali oldini olish uchun OFDM xususiyatlaridan foydalanishi mumkin. Ushbu chastota diapazonida ishlaydigan boshqa foydalanuvchilarga xalaqit bering. Optik tolali simsiz tizim keng optik tolali aloqa tarmoqli kengligi va simsiz aloqaning moslashuvchan xususiyatlarining afzalliklariga ega bo'lgani uchun u keng qo'llanilgan. So'nggi yillarda optik tolali radio chastotali kognitiv WLAN signallarining uzatilishi e'tiborni tortdi. Adabiyot muallifi [5-6] ROF tizimi kognitiv radio signallari arxitektura ostida uzatilishini taklif qildi va simulyatsiya tajribalari tarmoqning ishlashi yaxshilanganligini ko'rsatdi.
2 ROF asosidagi gibrid optik tolali simsiz uzatish tizimi arxitekturasi
Videoni uzatish uchun multimedia xizmatlariga bo'lgan ehtiyojni qondirish uchun paydo bo'layotgan toladan uyga (FFTH) keng polosali kirishning so'nggi texnologiyasiga aylanadi va passiv optik tarmoq (PON) paydo bo'lgandan keyin diqqat markazida bo'ladi. tashqariga. PON tarmog'ida qo'llaniladigan qurilmalar passiv qurilmalar bo'lgani uchun ular elektr ta'minotiga muhtoj emas, tashqi elektromagnit parazit va chaqmoq ta'siriga qarshi immunitetga ega, xizmatlarning shaffof uzatilishiga erisha oladi va tizimning yuqori ishonchliligiga ega. PON tarmoqlari, asosan, vaqtga bo'linadigan ko'paytiruvchi passiv optik tarmoqlar (TDM-PON) va to'lqin uzunligi bo'linadigan multipleksorli passiv optik tarmoqlar (WDM-PON) ni o'z ichiga oladi. TDM-PON bilan solishtirganda, WDM-PON foydalanuvchining eksklyuziv tarmoqli kengligi va yuqori xavfsizlik xususiyatlariga ega bo'lib, kelajakda eng potentsial optik kirish tarmog'iga aylanadi. 1-rasmda WDM-PON tizimining blok diagrammasi ko'rsatilgan.