Avec le développement des réseaux de communication vers le haut débit et la mobilité, le système de communication sans fil à fibre optique (ROF) intègre la communication par fibre optique et la communication sans fil, en tirant pleinement parti des avantages du haut débit et de l'anti-interférence des lignes à fibre optique, ainsi que de la communication sans fil. .Des fonctionnalités pratiques et flexibles répondent à la demande des gens pour le haut débit.La première technologie ROF était principalement dédiée à la fourniture de services de transmission sans fil à haute fréquence, tels que la transmission par fibre optique à ondes millimétriques.Avec le développement et la maturité de la technologie ROF, les gens ont commencé à étudier les réseaux de transmission hybrides câblés et sans fil, c'est-à-dire les systèmes de communication sans fil à fibre optique (ROF) qui fournissent des services câblés et sans fil en même temps.Avec le développement rapide des radiocommunications, la pénurie de ressources spectrales est devenue de plus en plus importante.Comment améliorer l'utilisation du spectre dans des conditions de ressources sans fil limitées pour atténuer la contradiction entre l'offre et la demande de ressources spectrales est devenu un problème à résoudre dans le domaine des communications.La radio cognitive (CR) est une technologie intelligente de partage du spectre.Il peut effectivement améliorer l'utilisation des ressources du spectre grâce à « l'utilisation secondaire » du spectre autorisé, et est devenu un point névralgique de la recherche dans le domaine des communications.Dans le réseau local sans fil 802.11 [1], le réseau métropolitain 802.16 [2] et le réseau de communication mobile 3G [3] ont commencé à étudier l'application de la technologie radio cognitive pour améliorer la capacité du système, et ont commencé à étudier l'application de Technologie ROF pour obtenir une transmission mixte de différents signaux commerciaux[ 4].Les réseaux de communication sans fil à fibre optique basés sur la radio cognitive qui transmettent des signaux filaires et sans fil sont la tendance de développement des futurs réseaux de communication.Le système ROF de transmission hybride basé sur la technologie radio cognitive fait face à de nombreux nouveaux défis, tels que la conception de l'architecture du réseau, la conception du protocole de couche, la génération de signaux modulés filaires et sans fil basés sur plusieurs services, la gestion du réseau et l'identification des signaux modulés.
1 Technologie radio cognitive
La radio cognitive est un moyen efficace de résoudre le manque de spectre et la sous-utilisation du spectre.La radio cognitive est un système de communication sans fil intelligent.Il détecte l'utilisation du spectre de l'environnement environnant et ajuste ses propres paramètres de manière adaptative grâce à l'apprentissage pour obtenir une utilisation efficace.Ressources spectrales et communication fiable.L'application de la radio cognitive est une technologie clé pour réaliser la ressource spectrale de l'allocation fixe à l'allocation dynamique.Dans le système radio cognitif, afin de protéger un utilisateur autorisé (ou devenir un utilisateur maître) des interférences d'un utilisateur esclave (ou utilisateur CR), la fonction de détection du spectre est de percevoir si un utilisateur autorisé existe.Les utilisateurs radio cognitifs peuvent temporairement utiliser la bande de fréquence lorsqu'il est contrôlé que la bande de fréquence utilisée par l'utilisateur autorisé n'est pas utilisée.Lorsqu'il est contrôlé que la bande de fréquences de l'utilisateur autorisé est utilisée, l'utilisateur CR libère le canal à l'utilisateur autorisé, garantissant ainsi que l'utilisateur CR n'interfère pas avec l'utilisateur autorisé.Par conséquent, le réseau de communication sans fil cognitif présente les caractéristiques saillantes suivantes : (1) L'utilisateur principal a la priorité absolue pour accéder au canal.D'une part, lorsque l'utilisateur autorisé n'occupe pas le canal, l'utilisateur secondaire a la possibilité d'accéder au canal libre ;lorsque l'utilisateur principal réapparaît, l'utilisateur secondaire doit quitter le canal en cours d'utilisation à temps et rendre le canal à l'utilisateur principal.D'autre part, lorsque l'utilisateur maître occupe le canal, l'utilisateur esclave peut accéder au canal sans affecter la qualité de service de l'utilisateur maître.(2) Le terminal de communication CR a les fonctions de perception, de gestion et de réglage.Premièrement, le terminal de communication CR peut percevoir le spectre de fréquences et l'environnement de canal dans l'environnement de travail, et déterminer le partage et l'allocation des ressources spectrales selon certaines règles en fonction des résultats de détection ;d'autre part, le terminal de communication CR a la capacité d'ajuster les paramètres de travail en ligne, tels que le changement. Les paramètres de transmission tels que la fréquence porteuse et la méthode de modulation peuvent s'adapter aux changements de l'environnement.Dans les réseaux de communication sans fil cognitifs, la détection du spectre est une technologie clé.Les algorithmes de détection de spectre couramment utilisés comprennent la détection d'énergie, la détection de filtre adapté et les méthodes de détection de caractéristiques cyclostationnaires.Ces méthodes ont leurs propres avantages et inconvénients.Les performances de ces algorithmes dépendent des informations a priori obtenues.Les algorithmes de détection de spectre existants sont : les méthodes de filtre adapté, de détecteur d'énergie et de détecteur de caractéristiques.Le filtre adapté ne peut être appliqué que lorsque le signal principal est connu.Le détecteur d'énergie peut être appliqué à la situation où le signal principal est inconnu, mais ses performances se détériorent lorsqu'un temps de détection court est utilisé.Parce que l'idée principale du détecteur de caractéristiques est d'utiliser la cyclostationnarité du signal pour détecter à travers la fonction de corrélation spectrale.Le bruit est un signal stationnaire large et n'a pas de corrélation, tandis que le signal modulé est corrélé et cyclostationnaire.Ainsi, la fonction de corrélation spectrale permet de distinguer l'énergie du bruit et l'énergie du signal modulé.Dans un environnement avec un bruit incertain, les performances du détecteur de caractéristiques sont meilleures que celles du détecteur d'énergie.Les performances du détecteur de caractéristiques sous un faible rapport signal sur bruit sont limitées, ont une complexité de calcul élevée et nécessitent un long temps d'observation.Cela réduit le débit de données du système CR.Avec le développement de la technologie de communication sans fil, les ressources spectrales deviennent de plus en plus tendues.Étant donné que la technologie CR peut atténuer ce problème, la technologie CR a fait l'objet d'une attention particulière dans les réseaux de communication sans fil, et de nombreuses normes de réseau de communication sans fil ont introduit la technologie radio cognitive.Comme IEEE 802.11, IEEE 802.22 et IEEE 802.16h.Dans l'accord 802.16h, il y a un contenu important de sélection dynamique du spectre pour faciliter l'utilisation par WiMAX des bandes de fréquences radio et télévision, et sa base est la technologie de détection du spectre.Dans la norme internationale IEEE 802.11h pour les réseaux locaux sans fil, deux concepts importants ont été introduits : la sélection dynamique du spectre (DFS) et le contrôle de la puissance d'émission (TPC), et la radio cognitive a été appliquée aux réseaux locaux sans fil.Dans la norme 802.11y, la technologie de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) est utilisée pour fournir une variété d'options de bande passante, ce qui peut permettre une commutation rapide de la bande passante.Les systèmes WLAN (réseau local sans fil) peuvent tirer parti des caractéristiques de l'OFDM pour éviter l'évitement en ajustant la bande passante et les paramètres de puissance de transmission.Interférer avec d'autres utilisateurs travaillant dans cette bande de fréquence.Étant donné que le système sans fil à fibre optique présente les avantages d'une large bande passante de communication par fibre optique et les caractéristiques flexibles de la communication sans fil, il a été largement utilisé.Ces dernières années, la transmission de signaux WLAN cognitifs radiofréquences dans la fibre optique a attiré l'attention.L'auteur de la littérature [5-6] a proposé que le système ROF transmette des signaux radio cognitifs sous l'architecture, et des expériences de simulation montrent que les performances du réseau ont été améliorées.
2 Architecture de système de transmission sans fil à fibre optique hybride basée sur ROF
Afin de répondre aux besoins des services multimédias pour la transmission vidéo, l'émergence de la fibre jusqu'au domicile (FFTH) deviendra la technologie d'accès à large bande ultime, et le réseau optique passif (PON) est devenu le centre d'attention une fois qu'il sera en dehors.Étant donné que les appareils utilisés dans le réseau PON sont des appareils passifs, ils n'ont pas besoin d'alimentation électrique, peuvent être à l'abri de l'influence des interférences électromagnétiques externes et de la foudre, peuvent assurer une transmission transparente des services et avoir une haute fiabilité du système.Les réseaux PON comprennent principalement les réseaux optiques passifs à multiplexage temporel (TDM-PON) et les réseaux optiques passifs à multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM-PON).Comparé à TDM-PON, WDM-PON présente les caractéristiques d'une bande passante exclusive pour l'utilisateur et d'une haute sécurité, devenant ainsi le réseau d'accès optique le plus potentiel à l'avenir.La figure 1 montre le schéma fonctionnel du système WDM-PON.