Com o desenvolvimento das redes de comunicação em direção à banda larga e à mobilidade, o sistema de comunicação sem fio de fibra óptica (ROF) integra a comunicação por fibra óptica e a comunicação sem fio, aproveitando ao máximo as vantagens da banda larga e anti-interferência das linhas de fibra óptica, bem como a comunicação sem fio .Recursos convenientes e flexíveis atendem à demanda das pessoas por banda larga.A tecnologia ROF inicial foi dedicada principalmente ao fornecimento de serviços de transmissão sem fio de alta frequência, como transmissão de fibra óptica de onda milimétrica.Com o desenvolvimento e maturidade da tecnologia ROF, as pessoas começaram a estudar redes de transmissão híbridas com e sem fio, ou seja, sistemas de comunicação sem fio de fibra óptica (ROF) que fornecem serviços com e sem fio ao mesmo tempo.Com o rápido desenvolvimento das comunicações de rádio, a escassez de recursos de espectro tornou-se cada vez mais proeminente.Como melhorar a utilização do espectro sob a condição de recursos sem fio limitados para aliviar a contradição entre oferta e demanda de recursos de espectro tornou-se um problema a ser resolvido no campo da comunicação.O rádio cognitivo (CR) é uma tecnologia inteligente de compartilhamento de espectro.Ele pode efetivamente melhorar a utilização dos recursos do espectro por meio do “uso secundário” do espectro autorizado e tornou-se um hotspot de pesquisa no campo das comunicações.Na rede de área local sem fio 802.11 [1], rede de área metropolitana 802.16 [2] e rede de comunicação móvel 3G [3] começaram a estudar a aplicação da tecnologia de rádio cognitivo para melhorar a capacidade do sistema e começaram a estudar a aplicação de Tecnologia ROF para alcançar a transmissão mista de diferentes sinais de negócios [4].As redes de comunicação sem fio de fibra óptica baseadas em rádio cognitivas que transmitem sinais com e sem fio são a tendência de desenvolvimento das futuras redes de comunicação.O sistema ROF de transmissão híbrida baseado na tecnologia de rádio cognitivo enfrenta muitos novos desafios, como projeto de arquitetura de rede, projeto de protocolo de camada, geração de sinais modulados com e sem fio com base em vários serviços, gerenciamento de rede e identificação de sinais modulados.
1 Tecnologia de rádio cognitiva
O rádio cognitivo é uma maneira eficaz de resolver a falta de espectro e a subutilização do espectro.O rádio cognitivo é um sistema inteligente de comunicação sem fio.Ele detecta a utilização do espectro do ambiente circundante e ajusta seus próprios parâmetros de forma adaptativa por meio do aprendizado para alcançar a utilização efetiva.Recursos de espectro e comunicação confiável.A aplicação do rádio cognitivo é uma tecnologia chave para realizar o recurso de espectro de alocação fixa para alocação dinâmica.No sistema de rádio cognitivo, a fim de proteger um usuário autorizado (ou se tornar um usuário mestre) da interferência de um usuário escravo (ou usuário CR), a função do sensor de espectro é perceber se existe um usuário autorizado.Os usuários de rádio cognitivo podem usar temporariamente a banda de frequência quando for monitorado que a banda de frequência usada pelo usuário autorizado não está sendo usada.Quando é monitorado que a faixa de frequência do usuário autorizado está em uso, o usuário do CR libera o canal para o usuário autorizado, garantindo assim que o usuário do CR não interfira no usuário autorizado.Portanto, a rede de comunicação cognitiva sem fio tem as seguintes características importantes: (1) O usuário principal tem prioridade absoluta para acessar o canal.Por um lado, quando o usuário autorizado não ocupa o canal, o usuário secundário tem a oportunidade de acessar o canal ocioso;quando o usuário principal reaparece, o usuário secundário deve sair do canal em uso a tempo e devolver o canal ao usuário principal.Por outro lado, quando o usuário master ocupa o canal, o usuário slave pode acessar o canal sem afetar a qualidade do serviço do usuário master.(2) O terminal de comunicação CR tem as funções de percepção, gerenciamento e ajuste.Primeiro, o terminal de comunicação CR pode perceber o espectro de frequência e o ambiente do canal no ambiente de trabalho e determinar o compartilhamento e alocação de recursos de espectro de acordo com certas regras de acordo com os resultados da detecção;por outro lado, o terminal de comunicação CR tem a capacidade de ajustar os parâmetros de trabalho on-line, como alterar os parâmetros de transmissão, como frequência da portadora e método de modulação, pode se adaptar às mudanças no ambiente.Em redes de comunicação sem fio cognitivas, a detecção de espectro é uma tecnologia chave.Os algoritmos de detecção de espectro comumente usados incluem detecção de energia, detecção de filtro combinado e métodos de detecção de recursos cicloestacionários.Esses métodos têm suas próprias vantagens e desvantagens.O desempenho desses algoritmos depende da informação prévia obtida.Os algoritmos de detecção de espectro existentes são: filtro combinado, detector de energia e métodos de detecção de características.O filtro casado só pode ser aplicado quando o sinal principal é conhecido.O detector de energia pode ser aplicado à situação em que o sinal principal é desconhecido, mas seu desempenho se deteriora quando um tempo de detecção curto é usado.Porque a ideia principal do detector de características é usar a cicloestacionariedade do sinal para detectar através da função de correlação espectral.O ruído é um sinal estacionário amplo e não possui correlação, enquanto o sinal modulado é correlacionado e cicloestacionário.Portanto, a função de correlação espectral pode distinguir a energia do ruído e a energia do sinal modulado.Em um ambiente com ruído incerto, o desempenho do detector de características é melhor que o do detector de energia.O desempenho do detector de características sob baixa relação sinal-ruído é limitado, tem alta complexidade computacional e requer longo tempo de observação.Isso reduz a taxa de transferência de dados do sistema CR.Com o desenvolvimento da tecnologia de comunicação sem fio, os recursos do espectro estão se tornando cada vez mais tensos.Como a tecnologia CR pode aliviar esse problema, a tecnologia CR tem recebido atenção em redes de comunicação sem fio, e muitos padrões de rede de comunicação sem fio introduziram a tecnologia de rádio cognitivo.Como IEEE 802.11, IEEE 802.22 e IEEE 802.16h.No acordo 802.16h, há um importante conteúdo de seleção de espectro dinâmico para facilitar o uso de bandas de frequência de rádio e televisão pelo WiMAX, e sua base é a tecnologia de detecção de espectro.No padrão internacional IEEE 802.11h para redes locais sem fio, dois conceitos importantes foram introduzidos: seleção dinâmica de espectro (DFS) e controle de potência de transmissão (TPC), e o rádio cognitivo foi aplicado a redes locais sem fio.No padrão 802.11y, a tecnologia de multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) é usada para fornecer uma variedade de opções de largura de banda, que podem alcançar comutação rápida de largura de banda.Os sistemas WLAN (rede local sem fio) podem aproveitar as características do OFDM para evitar a evasão ajustando a largura de banda e os parâmetros de potência de transmissão.Interfira com outros usuários que trabalham nesta faixa de frequência.Como o sistema sem fio de fibra óptica tem as vantagens de ampla largura de banda de comunicação de fibra óptica e as características flexíveis de comunicação sem fio, ele tem sido amplamente utilizado.Nos últimos anos, a transmissão de sinais WLAN cognitivos de radiofrequência em fibra óptica tem atraído a atenção.O autor da literatura [5-6] propôs que os sinais de rádio cognitivos do sistema ROF são transmitidos sob a arquitetura, e experimentos de simulação mostram que o desempenho da rede foi melhorado.
2 arquitetura de sistema de transmissão sem fio de fibra óptica híbrida baseada em ROF
A fim de atender às necessidades de serviços multimídia para transmissão de vídeo, a emergente fibra para casa (FFTH) se tornará a tecnologia de acesso de banda larga definitiva, e a rede óptica passiva (PON) tornou-se o foco de atenção uma vez que vem Fora.Como os dispositivos usados na rede PON são dispositivos passivos, eles não precisam de fonte de alimentação, podem ser imunes à influência de interferência eletromagnética externa e raios, podem obter transmissão transparente de serviços e possuem alta confiabilidade do sistema.As redes PON incluem principalmente redes ópticas passivas de multiplexação por divisão de tempo (TDM-PON) e redes ópticas passivas de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM-PON).Comparado com o TDM-PON, o WDM-PON possui as características de largura de banda exclusiva do usuário e alta segurança, tornando-se a rede de acesso óptico com maior potencial no futuro.A Figura 1 mostra o diagrama de blocos do sistema WDM-PON.