S rozvojem komunikačních sítí směrem k širokopásmovému připojení a mobilitě integruje bezdrátový komunikační systém s optickými vlákny (ROF) komunikaci s optickými vlákny a bezdrátovou komunikaci, čímž plně využívá výhody širokopásmového připojení a ochrany proti rušení linek z optických vláken a také bezdrátové komunikace. .Pohodlné a flexibilní funkce splňují požadavky lidí na širokopásmové připojení.Raná technologie ROF byla věnována především poskytování vysokofrekvenčních bezdrátových přenosových služeb, jako je přenos milimetrových optických vláken.S rozvojem a vyspělostí technologie ROF lidé začali studovat hybridní drátové a bezdrátové přenosové sítě, tedy systémy bezdrátové komunikace s optickými vlákny (ROF), které poskytují kabelové a bezdrátové služby současně.S rychlým rozvojem rádiových komunikací se stále více prosazuje nedostatek zdrojů spektra.Jak zlepšit využití spektra za podmínek omezených bezdrátových zdrojů, aby se zmírnil rozpor mezi nabídkou a poptávkou po zdrojích spektra, se stalo problémem, který je třeba řešit v oblasti komunikace.Kognitivní rádio (CR) je inteligentní technologie sdílení spektra.Může účinně zlepšit využití zdrojů spektra prostřednictvím „sekundárního využití“ autorizovaného spektra a stal se aktivním bodem výzkumu v oblasti komunikací.V bezdrátové místní síti 802.11 [1], metropolitní síti 802.16 [2] a mobilní komunikační síti 3G [3] začaly studovat použití kognitivní rádiové technologie ke zlepšení kapacity systému a začaly studovat aplikaci Technologie ROF k dosažení smíšeného přenosu různých obchodních signálů[4].Vývojovým trendem budoucích komunikačních sítí jsou kognitivní rádiové bezdrátové komunikační sítě s optickými vlákny, které přenášejí drátové a bezdrátové signály.Hybridní přenosový systém ROF založený na kognitivní rádiové technologii čelí mnoha novým výzvám, jako je návrh architektury sítě, návrh vrstvového protokolu, generování kabelových a bezdrátových modulovaných signálů na základě více služeb, správa sítě a identifikace modulovaných signálů.
1 Kognitivní rádiová technologie
Kognitivní rádio je účinný způsob, jak vyřešit nedostatek spektra a nedostatečné využití spektra.Kognitivní rádio je inteligentní bezdrátový komunikační systém.Snímá využití spektra okolního prostředí a přizpůsobuje své vlastní parametry pomocí učení, aby bylo dosaženo efektivního využití.Zdroje spektra a spolehlivá komunikace.Aplikace kognitivního rádia je klíčovou technologií pro realizaci zdroje spektra od pevného přidělování po dynamické přidělování.V kognitivním rádiovém systému, aby se ochránil oprávněný uživatel (nebo se stal hlavním uživatelem) před rušením ze strany podřízeného uživatele (nebo uživatele CR), funkcí snímání spektra je vnímat, zda existuje oprávněný uživatel.Uživatelé kognitivního rádia mohou dočasně používat frekvenční pásmo, když je monitorováno, že frekvenční pásmo používané oprávněným uživatelem není využíváno.Když je monitorováno, že frekvenční pásmo oprávněného uživatele je využíváno, uživatel CR uvolní kanál oprávněnému uživateli, čímž se zajistí, že uživatel CR nebude rušit oprávněného uživatele.Proto má kognitivní bezdrátová komunikační síť následující hlavní rysy: (1) Primární uživatel má absolutní prioritu pro přístup ke kanálu.Na jedné straně, když oprávněný uživatel neobsadí kanál, sekundární uživatel má možnost přístupu k nečinnému kanálu;když se primární uživatel znovu objeví, sekundární uživatel by měl včas opustit používaný kanál a vrátit kanál primárnímu uživateli.Na druhou stranu, když hlavní uživatel obsadí kanál, může podřízený uživatel přistupovat ke kanálu, aniž by to ovlivnilo kvalitu služby hlavního uživatele.(2) Komunikační terminál CR má funkce vnímání, řízení a nastavení.Za prvé, komunikační terminál CR může vnímat frekvenční spektrum a prostředí kanálu v pracovním prostředí a určovat sdílení a přidělování zdrojů spektra podle určitých pravidel podle výsledků detekce;na druhé straně komunikační terminál CR má schopnost upravovat pracovní parametry online, jako je změna Přenosové parametry, jako je nosná frekvence a způsob modulace, se mohou přizpůsobit změnám prostředí.V kognitivních bezdrátových komunikačních sítích je snímání spektra klíčovou technologií.Běžně používané algoritmy snímání spektra zahrnují metody detekce energie, detekce přizpůsobeného filtru a metody detekce cyklostacionárních prvků.Tyto metody mají své výhody a nevýhody.Výkon těchto algoritmů závisí na předem získaných informacích.Existující algoritmy snímání spektra jsou: metody přizpůsobeného filtru, detektoru energie a detektoru vlastností.Přizpůsobený filtr lze použít pouze tehdy, když je znám hlavní signál.Detektor energie lze použít v situaci, kdy hlavní signál není znám, ale jeho výkon se zhoršuje při použití krátké doby snímání.Protože hlavní myšlenkou detektoru vlastností je využít cyklostacionaritu signálu k detekci pomocí spektrální korelační funkce.Šum je široký stacionární signál a nemá žádnou korelaci, zatímco modulovaný signál je korelovaný a cyklostacionární.Proto může spektrální korelační funkce rozlišit energii šumu a energii modulovaného signálu.V prostředí s nejistým šumem je výkon detektoru vlastností lepší než výkon detektoru energie.Výkon detektoru vlastností při nízkém poměru signálu k šumu je omezený, má vysokou výpočetní složitost a vyžaduje dlouhou dobu pozorování.Tím se snižuje datová propustnost systému CR.S rozvojem bezdrátové komunikační technologie jsou zdroje spektra stále napjatější.Protože technologie CR může tento problém zmírnit, byla v bezdrátových komunikačních sítích věnována pozornost technologii CR a mnoho standardů bezdrátových komunikačních sítí zavedlo kognitivní rádiovou technologii.Například IEEE 802.11, IEEE 802.22 a IEEE 802.16h.V dohodě 802.16h je důležitý obsah dynamického výběru spektra, který má usnadnit WiMAX používání rádiových a televizních frekvenčních pásem, a jeho základem je technologie snímání spektra.V mezinárodním standardu IEEE 802.11h pro bezdrátové místní sítě byly zavedeny dva důležité koncepty: dynamický výběr spektra (DFS) a řízení vysílacího výkonu (TPC) a kognitivní rádio bylo aplikováno na bezdrátové místní sítě.Ve standardu 802.11y se používá technologie ortogonálního multiplexování s frekvenčním dělením (OFDM), která poskytuje různé možnosti šířky pásma, čímž lze dosáhnout rychlého přepínání šířky pásma.Systémy WLAN (bezdrátové místní sítě) mohou využívat vlastnosti OFDM, aby se vyhnuly tomu, že upraví šířku pásma a parametry vysílacího výkonu.Rušit ostatní uživatele pracující v tomto frekvenčním pásmu.Protože bezdrátový systém s optickými vlákny má výhody široké šířky pásma komunikace s optickými vlákny a flexibilní charakteristiky bezdrátové komunikace, je široce používán.V posledních letech přitahuje pozornost přenos vysokofrekvenčních kognitivních WLAN signálů v optických vláknech.Autor literatury [5-6] navrhl, aby systém ROF Kognitivní rádiové signály byly přenášeny pod architekturou a simulační experimenty ukazují, že výkon sítě se zlepšil.
2 Architektura bezdrátového přenosového systému s hybridním optickým vláknem na bázi ROF
Aby bylo možné uspokojit potřeby multimediálních služeb pro přenos videa, stane se nově vznikající Fibre-to-the-home (FFTH) špičkovou technologií širokopásmového přístupu a pasivní optická síť (PON) se stane středem pozornosti, jakmile přijde. ven.Protože zařízení používaná v síti PON jsou pasivní zařízení, nepotřebují napájení, mohou být imunní vůči vlivu vnějšího elektromagnetického rušení a blesku, mohou dosahovat transparentního přenosu služeb a mají vysokou spolehlivost systému.Sítě PON zahrnují především pasivní optické sítě s časovým multiplexováním (TDM-PON) a pasivní optické sítě s vlnovou délkou multiplexování (WDM-PON).Ve srovnání s TDM-PON má WDM-PON vlastnosti exkluzivní šířky pásma pro uživatele a vysoké zabezpečení a stává se v budoucnu nejpotenciálnější sítí s optickým přístupem.Obrázek 1 ukazuje blokové schéma systému WDM-PON.