Mit der Entwicklung von Kommunikationsnetzen in Richtung Breitband und Mobilität integriert das optische Glasfaser-Kommunikationssystem (ROF) Glasfaserkommunikation und drahtlose Kommunikation, wodurch die Vorteile von Breitband und Entstörung von Glasfaserleitungen sowie drahtlose Kommunikation voll zur Geltung kommen .Bequeme und flexible Funktionen erfüllen die Nachfrage der Menschen nach Breitband.Die frühe ROF-Technologie war hauptsächlich darauf ausgerichtet, drahtlose Hochfrequenz-Übertragungsdienste bereitzustellen, wie z. B. Millimeterwellen-Glasfaserübertragung.Mit der Entwicklung und Reife der ROF-Technologie begann man, hybride kabelgebundene und kabellose Übertragungsnetzwerke zu untersuchen, d. h. ROF-Systeme (Optical Fiber Wireless Communication), die gleichzeitig kabelgebundene und kabellose Dienste bereitstellen.Mit der schnellen Entwicklung der Funkkommunikation ist die Knappheit der Frequenzressourcen immer deutlicher geworden.Wie die Frequenznutzung unter der Bedingung begrenzter drahtloser Ressourcen verbessert werden kann, um den Widerspruch zwischen Angebot und Nachfrage von Frequenzressourcen zu mildern, ist zu einem Problem geworden, das auf dem Kommunikationsgebiet gelöst werden muss.Cognitive Radio (CR) ist eine intelligente Spectrum-Sharing-Technologie.Es kann die Nutzung von Frequenzressourcen durch die „Zweitnutzung“ von genehmigtem Spektrum effektiv verbessern und hat sich zu einem Forschungs-Hotspot im Bereich der Kommunikation entwickelt.In 802.11 Wireless Local Area Network [1], 802.16 Metropolitan Area Network [2] und 3G-Mobilkommunikationsnetz [3] wurde begonnen, die Anwendung der kognitiven Funktechnologie zu untersuchen, um die Kapazität des Systems zu verbessern, und es wurde begonnen, die Anwendung von zu untersuchen ROF-Technologie zur Erzielung einer gemischten Übertragung verschiedener Geschäftssignale[4].Kognitive funkbasierte faseroptische drahtlose Kommunikationsnetzwerke, die drahtgebundene und drahtlose Signale übertragen, sind der Entwicklungstrend zukünftiger Kommunikationsnetzwerke.Das auf kognitiver Funktechnologie basierende ROF-Hybridübertragungssystem steht vor vielen neuen Herausforderungen, wie z.
1 Kognitive Funktechnologie
Kognitives Radio ist ein effektiver Weg, um den Mangel an Spektrum und die Unterauslastung des Spektrums zu lösen.Cognitive Radio ist ein intelligentes drahtloses Kommunikationssystem.Es erfasst die Spektrumnutzung der Umgebung und passt seine eigenen Parameter adaptiv durch Lernen an, um eine effektive Nutzung zu erreichen.Spektrum-Ressourcen und zuverlässige Kommunikation.Die Anwendung von Cognitive Radio ist eine Schlüsseltechnologie, um die Frequenzressource von fester Zuweisung zu dynamischer Zuweisung zu realisieren.Um einen autorisierten Benutzer (oder einen Master-Benutzer) vor Störungen durch einen Slave-Benutzer (oder CR-Benutzer) zu schützen, besteht in dem kognitiven Funksystem die Funktion der Spektrumerfassung darin, wahrzunehmen, ob ein autorisierter Benutzer existiert.Kognitive Funkbenutzer können das Frequenzband vorübergehend verwenden, wenn überwacht wird, dass das vom berechtigten Benutzer verwendete Frequenzband nicht verwendet wird.Wenn überwacht wird, dass das Frequenzband des autorisierten Benutzers verwendet wird, gibt der CR-Benutzer den Kanal für den autorisierten Benutzer frei, wodurch sichergestellt wird, dass der CR-Benutzer den autorisierten Benutzer nicht stört.Daher hat das kognitive drahtlose Kommunikationsnetz die folgenden hervorstechenden Merkmale: (1) Der primäre Benutzer hat absolute Priorität beim Zugriff auf den Kanal.Einerseits hat der sekundäre Benutzer, wenn der autorisierte Benutzer den Kanal nicht belegt, die Möglichkeit, auf den freien Kanal zuzugreifen;Wenn der primäre Benutzer wieder auftaucht, sollte der sekundäre Benutzer den verwendeten Kanal rechtzeitig verlassen und den Kanal an den primären Benutzer zurückgeben.Wenn andererseits der Master-Benutzer den Kanal belegt, kann der Slave-Benutzer auf den Kanal zugreifen, ohne die Dienstqualität des Master-Benutzers zu beeinträchtigen.(2) Das CR-Kommunikationsendgerät hat die Funktionen Wahrnehmung, Verwaltung und Anpassung.Erstens kann das CR-Kommunikationsendgerät das Frequenzspektrum und die Kanalumgebung in der Arbeitsumgebung wahrnehmen und die gemeinsame Nutzung und Zuweisung von Spektrumsressourcen gemäß bestimmten Regeln gemäß den Erfassungsergebnissen bestimmen;andererseits hat das CR-Kommunikationsendgerät die Möglichkeit, die Arbeitsparameter online anzupassen, wie z. B. das Ändern der Übertragungsparameter, wie z. B. Trägerfrequenz und Modulationsverfahren, können sich an Änderungen in der Umgebung anpassen.In kognitiven drahtlosen Kommunikationsnetzen ist die Spektrumerfassung eine Schlüsseltechnologie.Üblicherweise verwendete Spektralerfassungsalgorithmen umfassen Energieerkennung, angepasste Filtererkennung und zyklostationäre Merkmalserkennungsverfahren.Diese Methoden haben ihre eigenen Vor- und Nachteile.Die Leistungsfähigkeit dieser Algorithmen hängt von den zuvor erhaltenen Informationen ab.Die existierenden Algorithmen zum Erfassen des Spektrums sind: Matched-Filter-, Energiedetektor- und Merkmalsdetektorverfahren.Das angepasste Filter kann nur angewendet werden, wenn das Hauptsignal bekannt ist.Der Energiedetektor kann auf Situationen angewendet werden, in denen das Hauptsignal unbekannt ist, aber seine Leistung verschlechtert sich, wenn eine kurze Erfassungszeit verwendet wird.Denn die Hauptidee des Merkmalsdetektors besteht darin, die Cyclostationarität des Signals zu nutzen, um es durch die spektrale Korrelationsfunktion zu erkennen.Rauschen ist ein breites stationäres Signal und hat keine Korrelation, während das modulierte Signal korreliert und zyklostationär ist.Daher kann die spektrale Korrelationsfunktion die Energie des Rauschens und die Energie des modulierten Signals unterscheiden.In einer Umgebung mit unsicherem Rauschen ist die Leistung des Merkmalsdetektors besser als die des Energiedetektors.Die Leistung des Merkmalsdetektors bei niedrigem Signal-Rausch-Verhältnis ist begrenzt, weist eine hohe Rechenkomplexität auf und erfordert eine lange Beobachtungszeit.Dadurch verringert sich der Datendurchsatz des CR-Systems.Mit der Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnologie werden die Frequenzressourcen immer knapper.Da die CR-Technologie dieses Problem lindern kann, wurde der CR-Technologie in drahtlosen Kommunikationsnetzwerken Aufmerksamkeit geschenkt, und viele Standards für drahtlose Kommunikationsnetzwerke haben die kognitive Funktechnologie eingeführt.Wie IEEE 802.11, IEEE 802.22 und IEEE 802.16h.In der 802.16h-Vereinbarung gibt es einen wichtigen Inhalt der dynamischen Spektrumsauswahl, um die Verwendung von Radio- und Fernsehfrequenzbändern durch WiMAX zu erleichtern, und ihre Grundlage ist die Spektrumserfassungstechnologie.Im internationalen Standard IEEE 802.11h für drahtlose lokale Netzwerke wurden zwei wichtige Konzepte eingeführt: dynamische Spektrumsauswahl (DFS) und Sendeleistungssteuerung (TPC), und Cognitive Radio wurde auf drahtlose lokale Netzwerke angewendet.Im 802.11y-Standard wird die Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)-Technologie verwendet, um eine Vielzahl von Bandbreitenoptionen bereitzustellen, die eine schnelle Bandbreitenumschaltung erreichen können.WLAN-Systeme (Wireless Local Area Network) können die Eigenschaften von OFDM nutzen, um eine Vermeidung zu vermeiden, indem Bandbreiten- und Sendeleistungsparameter angepasst werden.Stören Sie andere Benutzer, die in diesem Frequenzband arbeiten.Da das optische Faser-Drahtlossystem die Vorteile einer breiten optischen Faser-Kommunikationsbandbreite und der flexiblen Eigenschaften der drahtlosen Kommunikation hat, ist es weit verbreitet.In den letzten Jahren hat die Übertragung von hochfrequenten kognitiven WLAN-Signalen in Glasfasern Aufmerksamkeit erregt.Der Autor der Literatur [5-6] schlug vor, dass das ROF-System kognitive Funksignale unter der Architektur überträgt, und Simulationsexperimente zeigen, dass die Netzwerkleistung verbessert wurde.
2 Architektur eines ROF-basierten Hybrid-Glasfaser-Drahtlosübertragungssystems
Um den Anforderungen von Multimedia-Diensten für die Videoübertragung gerecht zu werden, wird das aufkommende Fiber-to-the-Home (FFTH) zur ultimativen Breitbandzugangstechnologie, und das passive optische Netzwerk (PON) ist in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit gerückt, sobald es kommt aus.Da die im PON-Netzwerk verwendeten Geräte passive Geräte sind, benötigen sie keine Stromversorgung, können immun gegen den Einfluss externer elektromagnetischer Störungen und Blitze sein, können eine transparente Übertragung von Diensten erreichen und haben eine hohe Systemzuverlässigkeit.PON-Netzwerke umfassen hauptsächlich passive optische Zeitmultiplex-Netzwerke (TDM-PON) und passive optische Wellenlängen-Multiplex-Netzwerke (WDM-PON).Verglichen mit TDM-PON hat WDM-PON die Eigenschaften einer nutzerexklusiven Bandbreite und hoher Sicherheit und wird damit zum potenziellen optischen Zugangsnetz der Zukunft.Abbildung 1 zeigt das Blockdiagramm des WDM-PON-Systems.