Met de ontwikkeling van communicatienetwerken naar breedband en mobiliteit, integreert het optische vezel draadloze communicatiesysteem (ROF) optische vezelcommunicatie en draadloze communicatie, waardoor de voordelen van breedband en anti-interferentie van optische vezellijnen, evenals draadloze communicatie volledig worden benut .Handige en flexibele functies komen tegemoet aan de vraag van mensen naar breedband.De vroege ROF-technologie was voornamelijk gericht op het leveren van hoogfrequente draadloze transmissiediensten, zoals millimetergolf optische vezeltransmissie.Met de ontwikkeling en volwassenheid van ROF-technologie begonnen mensen hybride bekabelde en draadloze transmissienetwerken te bestuderen, dat wil zeggen draadloze communicatiesystemen met optische vezels (ROF) die tegelijkertijd bekabelde en draadloze diensten leveren.Met de snelle ontwikkeling van radiocommunicatie is het tekort aan spectrumbronnen steeds prominenter geworden.Hoe het spectrumgebruik kan worden verbeterd onder de voorwaarde van beperkte draadloze bronnen om de tegenstelling tussen vraag en aanbod van spectrumbronnen te verminderen, is een probleem geworden dat moet worden opgelost op het gebied van communicatie.Cognitieve radio (CR) is een intelligente technologie voor het delen van spectrum.Het kan het gebruik van spectrumbronnen effectief verbeteren door het "secundaire gebruik" van geautoriseerd spectrum, en is een onderzoekshotspot geworden op het gebied van communicatie.In 802.11 draadloos lokaal netwerk [1], 802.16 grootstedelijk gebiedsnetwerk [2] en 3G mobiel communicatienetwerk [3] zijn begonnen met het bestuderen van de toepassing van cognitieve radiotechnologie om de capaciteit van het systeem te verbeteren, en begonnen met het bestuderen van de toepassing van ROF-technologie om een gemengde overdracht van verschillende bedrijfssignalen te bereiken[ 4].Cognitieve radiogebaseerde draadloze communicatienetwerken van optische vezels die bekabelde en draadloze signalen verzenden, zijn de ontwikkelingstrend van toekomstige communicatienetwerken.Het hybride transmissie-ROF-systeem op basis van cognitieve radiotechnologie staat voor veel nieuwe uitdagingen, zoals het ontwerpen van netwerkarchitectuur, het ontwerpen van laagprotocollen, het genereren van bekabelde en draadloze gemoduleerde signalen op basis van meerdere services, netwerkbeheer en identificatie van gemoduleerde signalen.
1 Cognitieve radiotechnologie
Cognitieve radio is een effectieve manier om het gebrek aan spectrum en de onderbenutting van spectrum op te lossen.Cognitieve radio is een intelligent draadloos communicatiesysteem.Het detecteert het spectrumgebruik van de omgeving en past zijn eigen parameters adaptief aan door te leren om effectief gebruik te bereiken.Spectrumbronnen en betrouwbare communicatie.De toepassing van cognitieve radio is een sleuteltechnologie om de spectrumbron te realiseren van vaste toewijzing naar dynamische toewijzing.Om in het cognitieve radiosysteem een geautoriseerde gebruiker te beschermen (of een hoofdgebruiker te worden) tegen interferentie van een slaafgebruiker (of CR-gebruiker), is de functie van spectrumdetectie om waar te nemen of er een geautoriseerde gebruiker bestaat.Cognitieve radiogebruikers kunnen tijdelijk gebruik maken van de frequentieband wanneer wordt gemonitord dat de frequentieband van de geautoriseerde gebruiker niet wordt gebruikt.Wanneer wordt gecontroleerd dat de frequentieband van de geautoriseerde gebruiker in gebruik is, geeft de CR-gebruiker het kanaal vrij aan de geautoriseerde gebruiker, waardoor wordt gewaarborgd dat de CR-gebruiker de geautoriseerde gebruiker niet stoort.Daarom heeft het cognitieve draadloze communicatienetwerk de volgende opvallende kenmerken: (1) De primaire gebruiker heeft absolute prioriteit om toegang te krijgen tot het kanaal.Aan de ene kant, wanneer de geautoriseerde gebruiker het kanaal niet bezet, heeft de secundaire gebruiker de mogelijkheid om toegang te krijgen tot het inactieve kanaal;wanneer de primaire gebruiker weer verschijnt, moet de secundaire gebruiker het gebruikte kanaal op tijd verlaten en het kanaal teruggeven aan de primaire gebruiker.Aan de andere kant, wanneer de master-gebruiker het kanaal bezet, heeft de slave-gebruiker toegang tot het kanaal zonder de servicekwaliteit van de master-gebruiker te beïnvloeden.(2) De CR-communicatieterminal heeft de functies waarneming, beheer en aanpassing.Ten eerste kan de CR-communicatieterminal het frequentiespectrum en de kanaalomgeving in de werkomgeving waarnemen en het delen en toewijzen van spectrumbronnen bepalen volgens bepaalde regels volgens de detectieresultaten;aan de andere kant heeft de CR-communicatieterminal de mogelijkheid om de werkparameters online aan te passen, zoals het wijzigen van de transmissieparameters zoals draaggolffrequentie en modulatiemethode kunnen zich aanpassen aan veranderingen in de omgeving.In cognitieve draadloze communicatienetwerken is spectrumdetectie een sleuteltechnologie.Veelgebruikte algoritmen voor spectrumdetectie zijn onder meer energiedetectie, detectie van aangepaste filters en methoden voor het detecteren van cyclostationaire kenmerken.Deze methoden hebben hun eigen voor- en nadelen.De prestaties van deze algoritmen zijn afhankelijk van de eerder verkregen informatie.De bestaande algoritmen voor spectrumdetectie zijn: matched filter-, energiedetector- en feature-detectormethoden.Het matched filter kan alleen worden toegepast als het hoofdsignaal bekend is.De energiedetector kan worden toegepast in de situatie waarin het hoofdsignaal onbekend is, maar de prestaties verslechteren wanneer een korte detectietijd wordt gebruikt.Omdat het belangrijkste idee van de kenmerkdetector is om de cyclostationariteit van het signaal te gebruiken om te detecteren via de spectrale correlatiefunctie.Ruis is een breed stationair signaal en heeft geen correlatie, terwijl het gemoduleerde signaal gecorreleerd en cyclostationair is.Daarom kan de spectrale correlatiefunctie de energie van de ruis en de energie van het gemoduleerde signaal onderscheiden.In een omgeving met onzekere ruis zijn de prestaties van de kenmerkdetector beter dan die van de energiedetector.De prestaties van de kenmerkdetector bij een lage signaal-ruisverhouding zijn beperkt, hebben een hoge rekencomplexiteit en vereisen een lange observatietijd.Dit vermindert de gegevensdoorvoer van het CR-systeem.Met de ontwikkeling van draadloze communicatietechnologie worden spectrumbronnen steeds gespannener.Omdat CR-technologie dit probleem kan verlichten, is er aandacht besteed aan CR-technologie in draadloze communicatienetwerken en hebben veel standaarden voor draadloze communicatienetwerken cognitieve radiotechnologie geïntroduceerd.Zoals IEEE 802.11, IEEE 802.22 en IEEE 802.16h.In de 802.16h-overeenkomst is er een belangrijke inhoud van dynamische spectrumselectie om WiMAX's gebruik van radio- en televisiefrequentiebanden te vergemakkelijken, en de basis is spectrumdetectietechnologie.In de internationale standaard IEEE 802.11h voor draadloze lokale netwerken zijn twee belangrijke concepten geïntroduceerd: dynamische spectrumselectie (DFS) en zendvermogensregeling (TPC), en cognitieve radio is toegepast op draadloze lokale netwerken.In de 802.11y-standaard wordt orthogonale frequentieverdelingsmultiplexing (OFDM)-technologie gebruikt om een verscheidenheid aan bandbreedteopties te bieden, waarmee snelle bandbreedtewisselingen kunnen worden bereikt.WLAN-systemen (Wireless Local Area Network) kunnen profiteren van de kenmerken van OFDM om ontwijking te voorkomen door bandbreedte en zendvermogenparameters aan te passen.Interfereren met andere gebruikers die in deze frequentieband werken.Omdat het draadloze glasvezelsysteem de voordelen heeft van een brede glasvezelcommunicatiebandbreedte en de flexibele kenmerken van draadloze communicatie, wordt het op grote schaal gebruikt.In de afgelopen jaren heeft de transmissie van radiofrequente cognitieve WLAN-signalen in glasvezel de aandacht getrokken.De auteur van literatuur [5-6] stelde voor dat het ROF-systeem cognitieve radiosignalen onder de architectuur verzendt, en simulatie-experimenten tonen aan dat de netwerkprestaties zijn verbeterd.
2 ROF-gebaseerde hybride optische vezel draadloze transmissiesysteemarchitectuur
Om te voldoen aan de behoeften van multimediadiensten voor videotransmissie, zal de opkomende fiber-to-the-home (FFTH) de ultieme breedbandtoegangstechnologie worden, en het passieve optische netwerk (PON) is het middelpunt van de aandacht geworden zodra het komt uit.Aangezien de apparaten die in het PON-netwerk worden gebruikt passieve apparaten zijn, hebben ze geen voeding nodig, kunnen ze immuun zijn voor de invloed van externe elektromagnetische interferentie en bliksem, kunnen ze een transparante overdracht van services bereiken en hebben ze een hoge systeembetrouwbaarheid.PON-netwerken omvatten voornamelijk time division multiplexing passieve optische netwerken (TDM-PON) en golflengteverdeling multiplexing passieve optische netwerken (WDM-PON).Vergeleken met TDM-PON heeft WDM-PON de kenmerken van exclusieve bandbreedte voor gebruikers en hoge beveiliging, waardoor het in de toekomst het meest potentiële optische toegangsnetwerk wordt.Figuur 1 toont het blokschema van het WDM-PON-systeem.