ब्रॉडबैंड और गतिशीलता के लिए संचार नेटवर्क के विकास के साथ, ऑप्टिकल फाइबर वायरलेस संचार प्रणाली (आरओएफ) ऑप्टिकल फाइबर संचार और वायरलेस संचार को एकीकृत करती है, जो ब्रॉडबैंड के लाभों और ऑप्टिकल फाइबर लाइनों के हस्तक्षेप-विरोधी के साथ-साथ वायरलेस संचार को पूरा करती है। .सुविधाजनक और लचीली विशेषताएं ब्रॉडबैंड के लिए लोगों की मांग को पूरा करती हैं।शुरुआती आरओएफ तकनीक मुख्य रूप से मिलीमीटर वेव ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन जैसी उच्च-आवृत्ति वायरलेस ट्रांसमिशन सेवाएं प्रदान करने के लिए समर्पित थी।आरओएफ प्रौद्योगिकी के विकास और परिपक्वता के साथ, लोगों ने हाइब्रिड वायर्ड और वायरलेस ट्रांसमिशन नेटवर्क, यानी ऑप्टिकल फाइबर वायरलेस कम्युनिकेशन (आरओएफ) सिस्टम का अध्ययन करना शुरू किया जो एक ही समय में वायर्ड और वायरलेस सेवाएं प्रदान करते हैं।रेडियो संचार के तेजी से विकास के साथ, स्पेक्ट्रम संसाधनों की कमी अधिक से अधिक प्रमुख हो गई है।स्पेक्ट्रम संसाधनों की आपूर्ति और मांग के बीच विरोधाभास को कम करने के लिए सीमित वायरलेस संसाधनों की स्थिति में स्पेक्ट्रम उपयोग में सुधार कैसे किया जाए, यह संचार क्षेत्र में हल की जाने वाली समस्या बन गई है।संज्ञानात्मक रेडियो (सीआर) एक बुद्धिमान स्पेक्ट्रम साझा करने वाली तकनीक है।यह अधिकृत स्पेक्ट्रम के "द्वितीयक उपयोग" के माध्यम से प्रभावी ढंग से स्पेक्ट्रम संसाधनों के उपयोग में सुधार कर सकता है, और संचार के क्षेत्र में एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है।802.11 वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क [1], 802.16 मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क [2] और 3जी मोबाइल कम्युनिकेशन नेटवर्क [3] ने सिस्टम की क्षमता में सुधार के लिए संज्ञानात्मक रेडियो प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग का अध्ययन करना शुरू कर दिया है, और इसके अनुप्रयोग का अध्ययन करना शुरू कर दिया है। आरओएफ तकनीक विभिन्न व्यावसायिक संकेतों के मिश्रित प्रसारण को प्राप्त करने के लिए [4]।संज्ञानात्मक रेडियो-आधारित ऑप्टिकल फाइबर वायरलेस संचार नेटवर्क जो वायर्ड और वायरलेस सिग्नल प्रसारित करते हैं, भविष्य के संचार नेटवर्क के विकास की प्रवृत्ति हैं।कॉग्निटिव रेडियो तकनीक पर आधारित हाइब्रिड ट्रांसमिशन आरओएफ सिस्टम कई नई चुनौतियों का सामना करता है, जैसे कि नेटवर्क आर्किटेक्चर डिजाइन, लेयर प्रोटोकॉल डिजाइन, कई सेवाओं के आधार पर वायर्ड और वायरलेस मॉड्यूलेटेड सिग्नल का उत्पादन, नेटवर्क प्रबंधन और मॉड्यूलेटेड सिग्नल की पहचान।
1 संज्ञानात्मक रेडियो प्रौद्योगिकी
स्पेक्ट्रम की कमी और स्पेक्ट्रम के कम उपयोग को हल करने के लिए संज्ञानात्मक रेडियो एक प्रभावी तरीका है।संज्ञानात्मक रेडियो एक बुद्धिमान वायरलेस संचार प्रणाली है।यह आसपास के वातावरण के स्पेक्ट्रम उपयोग को महसूस करता है और प्रभावी उपयोग प्राप्त करने के लिए सीखने के माध्यम से अपने स्वयं के मापदंडों को अनुकूल रूप से समायोजित करता है।स्पेक्ट्रम संसाधन और विश्वसनीय संचार।संज्ञानात्मक रेडियो का अनुप्रयोग स्पेक्ट्रम संसाधन को निश्चित आवंटन से गतिशील आवंटन तक महसूस करने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है।संज्ञानात्मक रेडियो प्रणाली में, एक अधिकृत उपयोगकर्ता (या मास्टर उपयोगकर्ता बनने) को गुलाम उपयोगकर्ता (या सीआर उपयोगकर्ता) के हस्तक्षेप से बचाने के लिए, स्पेक्ट्रम संवेदन का कार्य यह देखना है कि एक अधिकृत उपयोगकर्ता मौजूद है या नहीं।संज्ञानात्मक रेडियो उपयोगकर्ता आवृत्ति बैंड का अस्थायी रूप से उपयोग कर सकते हैं जब यह निगरानी की जाती है कि अधिकृत उपयोगकर्ता द्वारा उपयोग किए जाने वाले आवृत्ति बैंड का उपयोग नहीं किया जा रहा है।जब यह निगरानी की जाती है कि अधिकृत उपयोगकर्ता का आवृत्ति बैंड उपयोग में है, तो सीआर उपयोगकर्ता अधिकृत उपयोगकर्ता को चैनल जारी करता है, इस प्रकार यह सुनिश्चित करता है कि सीआर उपयोगकर्ता अधिकृत उपयोगकर्ता के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है।इसलिए, संज्ञानात्मक वायरलेस संचार नेटवर्क में निम्नलिखित मुख्य विशेषताएं हैं: (1) चैनल तक पहुंचने के लिए प्राथमिक उपयोगकर्ता की पूर्ण प्राथमिकता है।एक ओर, जब अधिकृत उपयोगकर्ता चैनल पर कब्जा नहीं करता है, तो द्वितीयक उपयोगकर्ता के पास निष्क्रिय चैनल तक पहुंचने का अवसर होता है;जब प्राथमिक उपयोगकर्ता फिर से प्रकट होता है, तो द्वितीयक उपयोगकर्ता को समय पर चैनल से बाहर निकलना चाहिए और प्राथमिक उपयोगकर्ता को चैनल वापस करना चाहिए।दूसरी ओर, जब मास्टर उपयोगकर्ता चैनल पर कब्जा कर लेता है, तो दास उपयोगकर्ता मास्टर उपयोगकर्ता की सेवा गुणवत्ता को प्रभावित किए बिना चैनल तक पहुंच सकता है।(2) सीआर संचार टर्मिनल में धारणा, प्रबंधन और समायोजन के कार्य हैं।सबसे पहले, सीआर संचार टर्मिनल काम के माहौल में आवृत्ति स्पेक्ट्रम और चैनल वातावरण को देख सकता है, और पता लगाने के परिणामों के अनुसार कुछ नियमों के अनुसार स्पेक्ट्रम संसाधनों के बंटवारे और आवंटन का निर्धारण करता है;दूसरी ओर, सीआर संचार टर्मिनल में काम करने वाले मापदंडों को ऑनलाइन समायोजित करने की क्षमता है, जैसे कि बदलना वाहक आवृत्ति और मॉड्यूलेशन विधि जैसे संचरण पैरामीटर पर्यावरण में परिवर्तन के अनुकूल हो सकते हैं।संज्ञानात्मक बेतार संचार नेटवर्क में, स्पेक्ट्रम संवेदन एक प्रमुख तकनीक है।आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले स्पेक्ट्रम सेंसिंग एल्गोरिदम में एनर्जी डिटेक्शन, मैचेड फिल्टर डिटेक्शन और साइक्लोस्टेशनरी फीचर डिटेक्शन मेथड्स शामिल हैं।इन तरीकों के अपने फायदे और नुकसान हैं।इन एल्गोरिदम का प्रदर्शन प्राप्त पूर्व सूचना पर निर्भर करता है।मौजूदा स्पेक्ट्रम सेंसिंग एल्गोरिदम हैं: मिलान फ़िल्टर, ऊर्जा डिटेक्टर और फीचर डिटेक्टर विधियां।मिलान किए गए फ़िल्टर को केवल तभी लागू किया जा सकता है जब मुख्य संकेत ज्ञात हो।ऊर्जा संसूचक को उस स्थिति में लागू किया जा सकता है जहां मुख्य संकेत अज्ञात है, लेकिन इसका प्रदर्शन तब बिगड़ जाता है जब लघु संवेदन समय का उपयोग किया जाता है।क्योंकि फीचर डिटेक्टर का मुख्य विचार स्पेक्ट्रल सहसंबंध समारोह के माध्यम से पता लगाने के लिए सिग्नल की साइक्लोस्टेशनिटी का उपयोग करना है।शोर एक व्यापक स्थिर संकेत है और इसका कोई संबंध नहीं है, जबकि संग्राहक संकेत सहसंबद्ध और साइक्लोस्टेशनरी है।इसलिए, वर्णक्रमीय सहसंबंध समारोह शोर की ऊर्जा और संग्राहक संकेत की ऊर्जा को अलग कर सकता है।अनिश्चित शोर वाले वातावरण में, फीचर डिटेक्टर का प्रदर्शन ऊर्जा डिटेक्टर की तुलना में बेहतर होता है।कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात के तहत फीचर डिटेक्टर का प्रदर्शन सीमित है, उच्च कम्प्यूटेशनल जटिलता है, और इसके लिए लंबे अवलोकन समय की आवश्यकता होती है।यह CR सिस्टम के डेटा थ्रूपुट को कम करता है।वायरलेस संचार प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, स्पेक्ट्रम संसाधन अधिक से अधिक तनावपूर्ण होते जा रहे हैं।चूंकि सीआर तकनीक इस समस्या को दूर कर सकती है, इसलिए वायरलेस संचार नेटवर्क में सीआर तकनीक पर ध्यान दिया गया है और कई वायरलेस संचार नेटवर्क मानकों ने संज्ञानात्मक रेडियो तकनीक पेश की है।जैसे IEEE 802.11, IEEE 802.22 और IEEE 802.16h।802.16एच समझौते में, वाईमैक्स के रेडियो और टेलीविजन फ्रीक्वेंसी बैंड के उपयोग की सुविधा के लिए गतिशील स्पेक्ट्रम चयन की एक महत्वपूर्ण सामग्री है, और इसकी नींव स्पेक्ट्रम सेंसिंग तकनीक है।वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क के लिए IEEE 802.11h अंतर्राष्ट्रीय मानक में, दो महत्वपूर्ण अवधारणाओं को पेश किया गया है: डायनेमिक स्पेक्ट्रम चयन (DFS) और ट्रांसमिट पावर कंट्रोल (TPC), और कॉग्निटिव रेडियो को वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क पर लागू किया गया है।802.11y मानक में, विभिन्न प्रकार के बैंडविड्थ विकल्प प्रदान करने के लिए ऑर्थोगोनल फ़्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (OFDM) तकनीक का उपयोग किया जाता है, जो तेजी से बैंडविड्थ स्विचिंग प्राप्त कर सकता है।डब्ल्यूएलएएन (वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क) सिस्टम बैंडविड्थ को एडजस्ट करके और पावर पैरामीटर्स को ट्रांसमिट करके टालने से बचने के लिए ओएफडीएम की विशेषताओं का लाभ उठा सकते हैं।इस फ़्रीक्वेंसी बैंड में काम करने वाले अन्य उपयोगकर्ताओं के साथ हस्तक्षेप करें।क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर वायरलेस सिस्टम में व्यापक ऑप्टिकल फाइबर संचार बैंडविड्थ और वायरलेस संचार की लचीली विशेषताओं के फायदे हैं, इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।हाल के वर्षों में, ऑप्टिकल फाइबर में रेडियो फ्रीक्वेंसी कॉग्निटिव WLAN सिग्नल के प्रसारण ने ध्यान आकर्षित किया है।साहित्य के लेखक [5-6] ने प्रस्तावित किया कि आरओएफ प्रणाली संज्ञानात्मक रेडियो संकेतों को वास्तुकला के तहत प्रसारित करती है, और सिमुलेशन प्रयोगों से पता चलता है कि नेटवर्क प्रदर्शन में सुधार हुआ है।
2 आरओएफ-आधारित हाइब्रिड ऑप्टिकल फाइबर वायरलेस ट्रांसमिशन सिस्टम आर्किटेक्चर
वीडियो प्रसारण के लिए मल्टीमीडिया सेवाओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए, उभरती हुई फाइबर-टू-द-होम (एफएफटीएच) परम ब्रॉडबैंड एक्सेस तकनीक बन जाएगी, और निष्क्रिय ऑप्टिकल नेटवर्क (पीओएन) एक बार आने के बाद ध्यान का केंद्र बन जाएगा। बाहर।चूंकि PON नेटवर्क में उपयोग किए जाने वाले उपकरण निष्क्रिय उपकरण हैं, इसलिए उन्हें बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है, वे बाहरी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप और बिजली के प्रभाव से मुक्त हो सकते हैं, सेवाओं के पारदर्शी संचरण को प्राप्त कर सकते हैं, और उच्च प्रणाली की विश्वसनीयता रखते हैं।PON नेटवर्क में मुख्य रूप से टाइम डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग पैसिव ऑप्टिकल नेटवर्क (TDM-PON) और वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग पैसिव ऑप्टिकल नेटवर्क (WDM-PON) शामिल हैं।TDM-PON की तुलना में, WDM-PON में उपयोगकर्ता अनन्य बैंडविड्थ और उच्च सुरक्षा की विशेषताएं हैं, जो भविष्य में सबसे संभावित ऑप्टिकल एक्सेस नेटवर्क बन गया है।चित्र 1 WDM-PON प्रणाली के ब्लॉक आरेख को दर्शाता है।