С развитием сетей связи в сторону широкополосности и мобильности система беспроводной связи по оптоволоконному кабелю (ROF) объединяет оптоволоконную связь и беспроводную связь, в полной мере используя преимущества широкополосной связи и защиты от помех оптоволоконных линий, а также беспроводной связи. .Удобные и гибкие функции удовлетворяют потребности людей в широкополосной связи.Ранняя технология ROF в основном предназначалась для предоставления услуг высокочастотной беспроводной передачи, таких как передача по оптоволокну миллиметрового диапазона.С развитием и зрелостью технологии ROF люди начали изучать гибридные проводные и беспроводные сети передачи, то есть системы оптоволоконной беспроводной связи (ROF), которые одновременно предоставляют проводные и беспроводные услуги.С быстрым развитием радиосвязи нехватка ресурсов спектра становится все более заметной.Как улучшить использование спектра в условиях ограниченных ресурсов беспроводной связи, чтобы смягчить противоречие между спросом и предложением ресурсов спектра, стало проблемой, требующей решения в области связи.Когнитивное радио (CR) — это интеллектуальная технология совместного использования спектра.Он может эффективно улучшить использование ресурсов спектра за счет «вторичного использования» разрешенного спектра и стал центром исследований в области связи.В беспроводной локальной сети 802.11 [1], городской сети 802.16 [2] и сети мобильной связи 3G [3] начали изучать применение технологии когнитивного радио для повышения пропускной способности системы, а также начали изучать применение Технология ROF для смешанной передачи различных бизнес-сигналов[4].Беспроводные сети связи на основе когнитивного радио на основе оптоволокна, передающие проводные и беспроводные сигналы, являются тенденцией развития сетей связи будущего.Гибридная система передачи ROF, основанная на технологии когнитивного радио, сталкивается со многими новыми проблемами, такими как проектирование сетевой архитектуры, разработка многоуровневых протоколов, генерация проводных и беспроводных модулированных сигналов на основе нескольких услуг, управление сетью и идентификация модулированных сигналов.
1 Когнитивная радиотехнология
Когнитивное радио — это эффективный способ решить проблему нехватки спектра и его недостаточного использования.Когнитивное радио — это интеллектуальная система беспроводной связи.Он определяет использование спектра в окружающей среде и адаптивно регулирует собственные параметры посредством обучения для достижения эффективного использования.Спектральные ресурсы и надежная связь.Применение когнитивного радио является ключевой технологией для реализации ресурса спектра от фиксированного распределения до динамического распределения.В системе когнитивного радио, чтобы защитить авторизованного пользователя (или стать главным пользователем) от помех со стороны подчиненного пользователя (или пользователя CR), функция определения спектра состоит в том, чтобы определить, существует ли авторизованный пользователь.Пользователи когнитивного радио могут временно использовать полосу частот, когда отслеживается, что полоса частот, используемая авторизованным пользователем, не используется.Когда отслеживается, что полоса частот авторизованного пользователя используется, пользователь CR освобождает канал для авторизованного пользователя, тем самым гарантируя, что пользователь CR не создаст помех авторизованному пользователю.Таким образом, когнитивная сеть беспроводной связи имеет следующие характерные особенности: (1) Основной пользователь имеет абсолютный приоритет для доступа к каналу.С одной стороны, когда авторизованный пользователь не занимает канал, вторичный пользователь имеет возможность доступа к свободному каналу;когда основной пользователь снова появляется, дополнительный пользователь должен вовремя выйти из используемого канала и вернуть канал основному пользователю.С другой стороны, когда главный пользователь занимает канал, подчиненный пользователь может получить доступ к каналу, не влияя на качество обслуживания главного пользователя.(2) Коммуникационный терминал CR имеет функции восприятия, управления и настройки.Во-первых, терминал связи CR может воспринимать частотный спектр и среду канала в рабочей среде и определять совместное использование и распределение ресурсов спектра в соответствии с определенными правилами в соответствии с результатами обнаружения;с другой стороны, терминал связи CR имеет возможность регулировать рабочие параметры в режиме онлайн, например, изменять параметры передачи, такие как несущая частота и метод модуляции, которые могут адаптироваться к изменениям в окружающей среде.В сетях когнитивной беспроводной связи определение спектра является ключевой технологией.Обычно используемые алгоритмы измерения спектра включают в себя обнаружение энергии, обнаружение согласованного фильтра и методы обнаружения циклостационарных характеристик.Эти методы имеют свои преимущества и недостатки.Производительность этих алгоритмов зависит от полученной априорной информации.Существующие алгоритмы обнаружения спектра: методы согласованного фильтра, детектора энергии и детектора признаков.Согласованный фильтр можно применять только тогда, когда известен основной сигнал.Детектор энергии может применяться в ситуации, когда основной сигнал неизвестен, но его эффективность ухудшается при использовании короткого времени измерения.Потому что основная идея детектора признаков заключается в использовании циклостационарности сигнала для обнаружения с помощью функции спектральной корреляции.Шум представляет собой широкий стационарный сигнал и не имеет корреляции, в то время как модулированный сигнал является коррелированным и циклостационарным.Поэтому функция спектральной корреляции может различать энергию шума и энергию модулированного сигнала.В среде с неопределенным шумом производительность детектора признаков лучше, чем у детектора энергии.Производительность детектора признаков при низком отношении сигнал/шум ограничена, имеет высокую вычислительную сложность и требует длительного времени наблюдения.Это снижает пропускную способность системы CR.С развитием технологий беспроводной связи ресурсы спектра становятся все более и более напряженными.Поскольку технология CR может решить эту проблему, на технологию CR было обращено внимание в сетях беспроводной связи, и во многих стандартах сетей беспроводной связи была введена технология когнитивного радио.Например, IEEE 802.11, IEEE 802.22 и IEEE 802.16h.В соглашении 802.16h есть важное содержание динамического выбора спектра для облегчения использования WiMAX диапазонов частот радио и телевидения, и его основой является технология определения спектра.В международном стандарте IEEE 802.11h для беспроводных локальных сетей введены две важные концепции: динамический выбор спектра (DFS) и управление мощностью передачи (TPC), а когнитивное радио применяется к беспроводным локальным сетям.В стандарте 802.11y технология мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) используется для предоставления различных вариантов полосы пропускания, которые могут обеспечить быстрое переключение полосы пропускания.Системы WLAN (беспроводная локальная сеть) могут использовать преимущества характеристик OFDM, чтобы избежать уклонения, регулируя параметры полосы пропускания и мощности передачи.Мешать другим пользователям, работающим в этом диапазоне частот.Поскольку волоконно-оптическая беспроводная система обладает преимуществами широкой полосы пропускания оптоволоконной связи и гибкими характеристиками беспроводной связи, она получила широкое распространение.В последние годы внимание привлекает передача радиочастотных когнитивных сигналов WLAN по оптоволокну.Автор литературы [5-6] предложил, чтобы когнитивные радиосигналы системы ROF передавались в соответствии с архитектурой, и эксперименты по моделированию показывают, что производительность сети была улучшена.
2 Архитектура гибридной волоконно-оптической системы беспроводной передачи на основе ROF
Чтобы удовлетворить потребности мультимедийных услуг в передаче видео, развивающееся оптоволокно до дома (FFTH) станет передовой технологией широкополосного доступа, а пассивная оптическая сеть (PON) станет центром внимания, как только она появится. вне.Поскольку устройства, используемые в сети PON, являются пассивными устройствами, они не нуждаются в электропитании, могут быть невосприимчивы к влиянию внешних электромагнитных помех и молний, могут достигать прозрачной передачи услуг и иметь высокую системную надежность.Сети PON в основном включают пассивные оптические сети с временным мультиплексированием (TDM-PON) и пассивные оптические сети с мультиплексированием по длине волны (WDM-PON).По сравнению с TDM-PON, WDM-PON обладает такими характеристиками, как исключительная полоса пропускания пользователя и высокая безопасность, что делает ее наиболее перспективной сетью оптического доступа в будущем.На рисунке 1 показана блок-схема системы WDM-PON.