Med utviklingen av kommunikasjonsnettverk mot bredbånd og mobilitet, integrerer det trådløse kommunikasjonssystemet for optisk fiber (ROF) optisk fiberkommunikasjon og trådløs kommunikasjon, og gir fullt spill til fordelene med bredbånd og anti-interferens av optiske fiberlinjer, så vel som trådløs kommunikasjon .Praktiske og fleksible funksjoner møter folks etterspørsel etter bredbånd.Den tidlige ROF-teknologien var hovedsakelig dedikert til å tilby høyfrekvente trådløse overføringstjenester, for eksempel millimeterbølgeoptisk fiberoverføring.Med utviklingen og modenheten til ROF-teknologi begynte folk å studere hybride kablede og trådløse overføringsnettverk, det vil si optisk fiber trådløs kommunikasjonssystemer (ROF) som tilbyr kablede og trådløse tjenester samtidig.Med den raske utviklingen av radiokommunikasjon har mangelen på spektrumressurser blitt mer og mer fremtredende.Hvordan man kan forbedre spektrumutnyttelsen under forutsetning av begrensede trådløse ressurser for å lindre motsetningen mellom tilbud og etterspørsel av spektrumressurser har blitt et problem som må løses i kommunikasjonsfeltet.Kognitiv radio (CR) er en intelligent spektrumdelingsteknologi.Det kan effektivt forbedre utnyttelsen av spektrumressursene gjennom "sekundær bruk" av autorisert spektrum, og har blitt et forskningshotspot innen kommunikasjonsfeltet.I 802.11 trådløst lokalnett [1], 802.16 storbynett [2] og 3G mobilkommunikasjonsnettverk [3] har begynt å studere anvendelsen av kognitiv radioteknologi for å forbedre kapasiteten til systemet, og begynte å studere anvendelsen av ROF-teknologi for å oppnå blandet overføring av ulike forretningssignaler[4].Kognitive radiobaserte optiske fiber trådløse kommunikasjonsnettverk som overfører kablede og trådløse signaler er utviklingstrenden for fremtidige kommunikasjonsnettverk.ROF-systemet for hybridoverføring basert på kognitiv radioteknologi står overfor mange nye utfordringer, som nettverksarkitekturdesign, lagprotokolldesign, generering av kablede og trådløse modulerte signaler basert på flere tjenester, nettverksadministrasjon og identifikasjon av modulerte signaler.
1 Kognitiv radioteknologi
Kognitiv radio er en effektiv måte å løse mangel på spektrum og underutnyttelse av spektrum på.Kognitiv radio er et intelligent trådløst kommunikasjonssystem.Den registrerer spektrumutnyttelsen av omgivelsene og justerer sine egne parametere adaptivt gjennom læring for å oppnå effektiv utnyttelse.Spektrumressurser og pålitelig kommunikasjon.Anvendelsen av kognitiv radio er en nøkkelteknologi for å realisere spektrumressursen fra fast allokering til dynamisk allokering.I det kognitive radiosystemet, for å beskytte en autorisert bruker (eller bli en masterbruker) mot forstyrrelser fra en slavebruker (eller CR-bruker), er funksjonen til spektrumsensor å oppfatte om en autorisert bruker eksisterer.Kognitive radiobrukere kan midlertidig bruke frekvensbåndet når det overvåkes at frekvensbåndet som brukes av den autoriserte brukeren ikke blir brukt.Når det overvåkes at frekvensbåndet til den autoriserte brukeren er i bruk, frigir CR-brukeren kanalen til den autoriserte brukeren, og sikrer dermed at CR-brukeren ikke forstyrrer den autoriserte brukeren.Derfor har det kognitive trådløse kommunikasjonsnettverket følgende fremtredende trekk: (1) Den primære brukeren har absolutt prioritet til å få tilgang til kanalen.På den ene siden, når den autoriserte brukeren ikke okkuperer kanalen, har sekundærbrukeren mulighet til å få tilgang til den ledige kanalen;når primærbrukeren dukker opp igjen, bør sekundærbrukeren forlate kanalen i bruk i tide og returnere kanalen til primærbrukeren.På den annen side, når masterbrukeren okkuperer kanalen, kan slavebrukeren få tilgang til kanalen uten å påvirke tjenestekvaliteten til masterbrukeren.(2) CR-kommunikasjonsterminalen har funksjonene persepsjon, styring og justering.For det første kan CR-kommunikasjonsterminalen oppfatte frekvensspekteret og kanalmiljøet i arbeidsmiljøet, og bestemme deling og tildeling av spektrumressurser i henhold til visse regler i henhold til deteksjonsresultatene;på den annen side har CR-kommunikasjonsterminalen muligheten til å justere arbeidsparametrene online, for eksempel endring. Overføringsparametrene som bærefrekvens og modulasjonsmetode kan tilpasse seg endringer i miljøet.I kognitive trådløse kommunikasjonsnettverk er spektrumføling en nøkkelteknologi.Vanlige brukte spektrumsensoralgoritmer inkluderer energideteksjon, matchet filterdeteksjon og syklostasjonære funksjonsdeteksjonsmetoder.Disse metodene har sine egne fordeler og ulemper.Ytelsen til disse algoritmene avhenger av den tidligere innhentede informasjonen.De eksisterende spektersensoralgoritmene er: matchet filter, energidetektor og funksjonsdetektormetoder.Det matchede filteret kan bare brukes når hovedsignalet er kjent.Energidetektoren kan brukes i situasjoner der hovedsignalet er ukjent, men ytelsen forringes når en kort føletid brukes.Fordi hovedideen med funksjonsdetektoren er å bruke syklostasjonariteten til signalet for å oppdage gjennom spektralkorrelasjonsfunksjonen.Støy er et bredt stasjonært signal og har ingen korrelasjon, mens det modulerte signalet er korrelert og syklostasjonært.Derfor kan spektralkorrelasjonsfunksjonen skille energien til støyen og energien til det modulerte signalet.I et miljø med usikker støy er ytelsen til funksjonsdetektoren bedre enn energidetektorens.Ytelsen til funksjonsdetektoren under lavt signal-til-støyforhold er begrenset, har høy beregningskompleksitet og krever lang observasjonstid.Dette reduserer datagjennomstrømningen til CR-systemet.Med utviklingen av trådløs kommunikasjonsteknologi blir spektrumressursene mer og mer spente.Fordi CR-teknologi kan lindre dette problemet, har CR-teknologi blitt tatt hensyn til i trådløse kommunikasjonsnettverk, og mange trådløse kommunikasjonsnettverksstandarder har introdusert kognitiv radioteknologi.Slik som IEEE 802.11, IEEE 802.22 og IEEE 802.16h.I 802.16h-avtalen er det et viktig innhold av dynamisk spektrumvalg for å lette WiMAXs bruk av radio- og TV-frekvensbånd, og grunnlaget er spektrumsensorteknologi.I den internasjonale IEEE 802.11h-standarden for trådløse lokalnettverk har to viktige konsepter blitt introdusert: dynamisk spektrumvalg (DFS) og sendekraftkontroll (TPC), og kognitiv radio har blitt brukt på trådløse lokalnettverk.I 802.11y-standarden brukes ortogonal frekvensdelingsmultipleksing (OFDM)-teknologi for å gi en rekke båndbreddealternativer, som kan oppnå rask båndbreddesvitsjing.WLAN-systemer (trådløst lokalnettverk) kan dra nytte av egenskapene til OFDM for å unngå unngåelse ved å justere båndbredde og sendeeffektparametere.Forstyrr andre brukere som arbeider i dette frekvensbåndet.Fordi det trådløse optiske fibersystemet har fordelene med bred optisk fiberkommunikasjonsbåndbredde og de fleksible egenskapene til trådløs kommunikasjon, har det blitt mye brukt.De siste årene har overføring av radiofrekvente kognitive WLAN-signaler i optisk fiber vakt oppmerksomhet.Litteraturforfatteren [5-6] foreslo at ROF-systemet Kognitive radiosignaler sendes under arkitekturen, og simuleringseksperimenter viser at nettverksytelsen har blitt forbedret.
2 ROF-basert hybrid optisk fiber trådløs overføringssystemarkitektur
For å møte behovene til multimedietjenester for videooverføring, vil den fremvoksende fiber-til-hjemmet (FFTH) bli den ultimate bredbåndsaksessteknologien, og det passive optiske nettverket (PON) har blitt fokus for oppmerksomhet når det kommer ute.Siden enhetene som brukes i PON-nettverket er passive enheter, trenger de ikke strømforsyning, kan være immune mot påvirkning av ekstern elektromagnetisk interferens og lyn, kan oppnå gjennomsiktig overføring av tjenester og har høy systempålitelighet.PON-nettverk inkluderer hovedsakelig tidsdelt multipleksende passive optiske nettverk (TDM-PON) og bølgelengdemultipleksende passive optiske nettverk (WDM-PON).Sammenlignet med TDM-PON har WDM-PON egenskapene til brukereksklusiv båndbredde og høy sikkerhet, og blir det mest potensielle optiske aksessnettverket i fremtiden.Figur 1 viser blokkskjemaet til WDM-PON-systemet.