Con el desarrollo de las redes de comunicación hacia la banda ancha y la movilidad, el sistema de comunicación inalámbrica de fibra óptica (ROF) integra la comunicación de fibra óptica y la comunicación inalámbrica, aprovechando al máximo las ventajas de la banda ancha y la antiinterferencia de las líneas de fibra óptica, así como la comunicación inalámbrica. .Las características convenientes y flexibles satisfacen la demanda de banda ancha de las personas.La primera tecnología ROF se dedicaba principalmente a proporcionar servicios de transmisión inalámbrica de alta frecuencia, como la transmisión de fibra óptica de ondas milimétricas.Con el desarrollo y la madurez de la tecnología ROF, la gente comenzó a estudiar las redes de transmisión inalámbricas y alámbricas híbridas, es decir, los sistemas de comunicación inalámbrica por fibra óptica (ROF) que brindan servicios alámbricos e inalámbricos al mismo tiempo.Con el rápido desarrollo de las comunicaciones por radio, la escasez de recursos de espectro se ha vuelto cada vez más prominente.Cómo mejorar la utilización del espectro bajo la condición de recursos inalámbricos limitados para aliviar la contradicción entre la oferta y la demanda de los recursos del espectro se ha convertido en un problema a resolver en el campo de las comunicaciones.La radio cognitiva (CR) es una tecnología inteligente para compartir espectro.Puede mejorar efectivamente la utilización de los recursos del espectro a través del “uso secundario” del espectro autorizado, y se ha convertido en un centro de investigación en el campo de las comunicaciones.En la red de área local inalámbrica 802.11 [1], la red de área metropolitana 802.16 [2] y la red de comunicación móvil 3G [3] han comenzado a estudiar la aplicación de tecnología de radio cognitiva para mejorar la capacidad del sistema, y comenzaron a estudiar la aplicación de Tecnología ROF para lograr una transmisión mixta de diferentes señales comerciales[ 4].Las redes cognitivas de comunicación inalámbrica de fibra óptica basadas en radio que transmiten señales cableadas e inalámbricas son la tendencia de desarrollo de las futuras redes de comunicación.El sistema ROF de transmisión híbrido basado en tecnología de radio cognitiva enfrenta muchos desafíos nuevos, como el diseño de arquitectura de red, el diseño de protocolo de capa, la generación de señales moduladas por cable e inalámbricas basadas en múltiples servicios, la gestión de redes y la identificación de señales moduladas.
1 Tecnología de radio cognitiva
La radio cognitiva es una forma efectiva de resolver la falta de espectro y la subutilización del mismo.La radio cognitiva es un sistema inteligente de comunicación inalámbrica.Detecta la utilización del espectro del entorno circundante y ajusta sus propios parámetros de forma adaptativa a través del aprendizaje para lograr una utilización eficaz.Recursos de espectro y comunicación confiable.La aplicación de la radio cognitiva es una tecnología clave para realizar el recurso del espectro desde la asignación fija hasta la asignación dinámica.En el sistema de radio cognitivo, para proteger a un usuario autorizado (o convertirse en un usuario maestro) de la interferencia de un usuario esclavo (o usuario CR), la función de detección de espectro es percibir si existe un usuario autorizado.Los usuarios de radio cognitiva pueden utilizar temporalmente la banda de frecuencia cuando se supervisa que la banda de frecuencia utilizada por el usuario autorizado no se está utilizando.Cuando se monitorea que la banda de frecuencia del usuario autorizado está en uso, el usuario CR libera el canal al usuario autorizado, asegurando así que el usuario CR no interfiere con el usuario autorizado.Por lo tanto, la red de comunicación inalámbrica cognitiva tiene las siguientes características destacadas: (1) El usuario principal tiene prioridad absoluta para acceder al canal.Por un lado, cuando el usuario autorizado no ocupa el canal, el usuario secundario tiene la oportunidad de acceder al canal inactivo;cuando el usuario principal reaparece, el usuario secundario debe salir del canal en uso a tiempo y devolver el canal al usuario principal.Por otro lado, cuando el usuario maestro ocupa el canal, el usuario esclavo puede acceder al canal sin afectar la calidad del servicio del usuario maestro.(2) El terminal de comunicación CR tiene las funciones de percepción, gestión y ajuste.Primero, el terminal de comunicación CR puede percibir el espectro de frecuencia y el entorno del canal en el entorno de trabajo, y determinar el intercambio y la asignación de recursos de espectro de acuerdo con ciertas reglas según los resultados de la detección;por otro lado, el terminal de comunicación CR tiene la capacidad de ajustar los parámetros de trabajo en línea, como cambiar Los parámetros de transmisión, como la frecuencia portadora y el método de modulación, pueden adaptarse a los cambios en el entorno.En las redes cognitivas de comunicación inalámbrica, la detección de espectro es una tecnología clave.Los algoritmos de detección de espectro comúnmente utilizados incluyen la detección de energía, la detección de filtros combinados y los métodos de detección de características cicloestacionarias.Estos métodos tienen sus propias ventajas y desventajas.El rendimiento de estos algoritmos depende de la información previa obtenida.Los algoritmos de detección de espectro existentes son: métodos de filtro combinado, detector de energía y detector de características.El filtro adaptado solo se puede aplicar cuando se conoce la señal principal.El detector de energía se puede aplicar a la situación en la que se desconoce la señal principal, pero su rendimiento se deteriora cuando se utiliza un tiempo de detección corto.Porque la idea principal del detector de características es utilizar la cicloestacionariedad de la señal para detectar a través de la función de correlación espectral.El ruido es una señal estacionaria amplia y no tiene correlación, mientras que la señal modulada está correlacionada y es cicloestacionaria.Por lo tanto, la función de correlación espectral puede distinguir la energía del ruido y la energía de la señal modulada.En un entorno con ruido incierto, el rendimiento del detector de características es mejor que el del detector de energía.El rendimiento del detector de características con una baja relación señal/ruido es limitado, tiene una alta complejidad computacional y requiere un tiempo de observación prolongado.Esto reduce el rendimiento de datos del sistema CR.Con el desarrollo de la tecnología de comunicación inalámbrica, los recursos de espectro se vuelven cada vez más tensos.Debido a que la tecnología CR puede aliviar este problema, se ha prestado atención a la tecnología CR en las redes de comunicación inalámbrica, y muchos estándares de redes de comunicación inalámbrica han introducido la tecnología de radio cognitiva.Como IEEE 802.11, IEEE 802.22 e IEEE 802.16h.En el acuerdo 802.16h, hay un contenido importante de selección dinámica de espectro para facilitar el uso de bandas de frecuencia de radio y televisión por parte de WiMAX, y su base es la tecnología de detección de espectro.En el estándar internacional IEEE 802.11h para redes de área local inalámbricas, se han introducido dos conceptos importantes: selección dinámica de espectro (DFS) y control de potencia de transmisión (TPC), y la radio cognitiva se ha aplicado a redes de área local inalámbricas.En el estándar 802.11y, la tecnología de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) se utiliza para proporcionar una variedad de opciones de ancho de banda, que pueden lograr una rápida conmutación de ancho de banda.Los sistemas WLAN (red de área local inalámbrica) pueden aprovechar las características de OFDM para evitar la evasión ajustando el ancho de banda y los parámetros de potencia de transmisión.Interferir con otros usuarios que trabajan en esta banda de frecuencia.Debido a que el sistema inalámbrico de fibra óptica tiene las ventajas de un ancho de banda de comunicación de fibra óptica amplio y las características flexibles de la comunicación inalámbrica, ha sido ampliamente utilizado.En los últimos años, la transmisión de señales WLAN cognitivas de radiofrecuencia en fibra óptica ha llamado la atención.El autor de la literatura [5-6] propuso que las señales de radio cognitivas del sistema ROF se transmiten bajo la arquitectura, y los experimentos de simulación muestran que el rendimiento de la red ha mejorado.
2 Arquitectura de sistema de transmisión inalámbrica de fibra óptica híbrida basada en ROF
Con el fin de satisfacer las necesidades de los servicios multimedia para la transmisión de video, la fibra hasta el hogar (FFTH) emergente se convertirá en la última tecnología de acceso de banda ancha, y la red óptica pasiva (PON) se ha convertido en el foco de atención una vez que llegue. fuera.Dado que los dispositivos utilizados en la red PON son dispositivos pasivos, no necesitan fuente de alimentación, pueden ser inmunes a la influencia de interferencias electromagnéticas externas y rayos, pueden lograr una transmisión transparente de servicios y tienen una alta confiabilidad del sistema.Las redes PON incluyen principalmente redes ópticas pasivas de multiplexación por división de tiempo (TDM-PON) y redes ópticas pasivas de multiplexación por división de longitud de onda (WDM-PON).En comparación con TDM-PON, WDM-PON tiene las características de ancho de banda exclusivo para el usuario y alta seguridad, convirtiéndose en la red de acceso óptico con mayor potencial en el futuro.La figura 1 muestra el diagrama de bloques del sistema WDM-PON.