ด้วยการพัฒนาเครือข่ายการสื่อสารสู่บรอดแบนด์และการเคลื่อนที่ ระบบสื่อสารไร้สายใยแก้วนำแสง (ROF) รวมการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและการสื่อสารไร้สาย ทำให้ได้รับประโยชน์เต็มที่จากบรอดแบนด์และป้องกันการรบกวนของสายใยแก้วนำแสง เช่นเดียวกับการสื่อสารไร้สาย .คุณสมบัติที่สะดวกและยืดหยุ่นตอบสนองความต้องการบรอดแบนด์ของผู้คนเทคโนโลยี ROF ในยุคแรกๆ มุ่งให้บริการการส่งสัญญาณไร้สายความถี่สูงเป็นหลัก เช่น การส่งผ่านใยแก้วนำแสงคลื่นมิลลิเมตรด้วยการพัฒนาและความสมบูรณ์ของเทคโนโลยี ROF ผู้คนเริ่มศึกษาเครือข่ายการส่งสัญญาณแบบมีสายและไร้สายแบบไฮบริด นั่นคือระบบการสื่อสารไร้สายใยแก้วนำแสง (ROF) ที่ให้บริการแบบมีสายและไร้สายในเวลาเดียวกันด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการสื่อสารทางวิทยุ การขาดแคลนทรัพยากรคลื่นความถี่จึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆวิธีการปรับปรุงการใช้คลื่นความถี่ภายใต้เงื่อนไขของทรัพยากรไร้สายที่จำกัดเพื่อบรรเทาความขัดแย้งระหว่างอุปสงค์และอุปทานของทรัพยากรคลื่นความถี่ได้กลายเป็นปัญหาที่ต้องแก้ไขในด้านการสื่อสารCognitive Radio (CR) เป็นเทคโนโลยีการแบ่งปันคลื่นความถี่อัจฉริยะสามารถปรับปรุงการใช้ทรัพยากรคลื่นความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่าน "การใช้รอง" ของคลื่นความถี่ที่ได้รับอนุญาต และได้กลายเป็นจุดศูนย์กลางการวิจัยในด้านการสื่อสารในเครือข่ายท้องถิ่นไร้สาย 802.11 [1] เครือข่าย 802.16 เขตเมือง [2] และเครือข่ายสื่อสารเคลื่อนที่ 3G [3] ได้เริ่มศึกษาการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีวิทยุรับรู้เพื่อปรับปรุงความสามารถของระบบ และเริ่มศึกษาการประยุกต์ใช้ เทคโนโลยี ROF เพื่อให้เกิดการส่งสัญญาณทางธุรกิจที่แตกต่างกันแบบผสม[ 4]เครือข่ายการสื่อสารไร้สายใยแก้วนำแสงที่ใช้สัญญาณวิทยุแบบรู้คิดที่ส่งสัญญาณแบบมีสายและไร้สายเป็นแนวโน้มการพัฒนาของเครือข่ายการสื่อสารในอนาคตระบบ ROF สำหรับการส่งผ่านแบบไฮบริดที่ใช้เทคโนโลยีวิทยุการรับรู้เผชิญกับความท้าทายใหม่ๆ มากมาย เช่น การออกแบบสถาปัตยกรรมเครือข่าย การออกแบบโปรโตคอลเลเยอร์ การสร้างสัญญาณมอดูเลตแบบมีสายและไร้สายตามบริการต่างๆ การจัดการเครือข่าย และการระบุสัญญาณมอดูเลต
1 เทคโนโลยีวิทยุความรู้ความเข้าใจ
วิทยุความรู้ความเข้าใจเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาการขาดแคลนคลื่นความถี่และการใช้คลื่นความถี่ต่ำเกินไปวิทยุความรู้ความเข้าใจเป็นระบบสื่อสารไร้สายอัจฉริยะตรวจจับการใช้สเปกตรัมของสภาพแวดล้อมโดยรอบและปรับพารามิเตอร์ของตัวเองอย่างปรับเปลี่ยนได้ผ่านการเรียนรู้เพื่อให้ได้การใช้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพทรัพยากรสเปกตรัมและการสื่อสารที่เชื่อถือได้การประยุกต์ใช้วิทยุการรับรู้เป็นเทคโนโลยีหลักในการตระหนักถึงทรัพยากรคลื่นความถี่ตั้งแต่การจัดสรรแบบคงที่ไปจนถึงการจัดสรรแบบไดนามิกในระบบวิทยุการรับรู้ เพื่อปกป้องผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต (หรือกลายเป็นผู้ใช้หลัก) จากการรบกวนจากผู้ใช้รอง (หรือผู้ใช้ CR) หน้าที่ของการตรวจจับสเปกตรัมคือการรับรู้ว่ามีผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตหรือไม่ผู้ใช้วิทยุความรู้ความเข้าใจสามารถใช้คลื่นความถี่ได้ชั่วคราวเมื่อได้รับการตรวจสอบว่าไม่ได้ใช้คลื่นความถี่ที่ใช้โดยผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตเมื่อมีการตรวจสอบว่ามีการใช้คลื่นความถี่ของผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต ผู้ใช้ CR จะปล่อยช่องสัญญาณให้กับผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาต ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าผู้ใช้ CR จะไม่รบกวนผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตดังนั้นเครือข่ายการสื่อสารไร้สายแบบรู้คิดจึงมีคุณสมบัติเด่นดังต่อไปนี้: (1) ผู้ใช้หลักมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเข้าถึงช่องสัญญาณในแง่หนึ่ง เมื่อผู้ใช้ที่ได้รับอนุญาตไม่ได้ครอบครองแชนเนล ผู้ใช้รองจะมีโอกาสเข้าถึงแชนเนลที่ไม่ได้ใช้งานเมื่อผู้ใช้หลักปรากฏขึ้นอีกครั้ง ผู้ใช้รองควรออกจากช่องที่ใช้งานให้ทันเวลาและคืนช่องสัญญาณให้กับผู้ใช้หลักในทางกลับกัน เมื่อผู้ใช้หลักใช้ช่องสัญญาณ ผู้ใช้รองจะสามารถเข้าถึงช่องสัญญาณได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพบริการของผู้ใช้หลัก(2) สถานีสื่อสาร CR มีหน้าที่ในการรับรู้ การจัดการ และการปรับตัวประการแรก สถานีสื่อสาร CR สามารถรับรู้สเปกตรัมความถี่และสภาพแวดล้อมของช่องสัญญาณในสภาพแวดล้อมการทำงาน และกำหนดการแบ่งปันและการจัดสรรทรัพยากรคลื่นความถี่ตามกฎบางอย่างตามผลการตรวจจับในทางกลับกัน เทอร์มินัลการสื่อสาร CR มีความสามารถในการปรับพารามิเตอร์การทำงานออนไลน์ เช่น การเปลี่ยนแปลง พารามิเตอร์การส่งข้อมูล เช่น ความถี่พาหะ และวิธีการมอดูเลตสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมได้ในเครือข่ายการสื่อสารไร้สายแบบรู้คิด การตรวจจับสเปกตรัมเป็นเทคโนโลยีหลักอัลกอริธึมการตรวจจับสเปกตรัมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การตรวจจับพลังงาน การตรวจจับตัวกรองที่ตรงกัน และวิธีการตรวจจับคุณลักษณะแบบ cyclostationaryวิธีการเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสียในตัวเองประสิทธิภาพของอัลกอริทึมเหล่านี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับก่อนหน้านี้อัลกอริธึมการตรวจจับสเปกตรัมที่มีอยู่ ได้แก่ ตัวกรองที่ตรงกัน ตัวตรวจจับพลังงาน และวิธีการตรวจจับคุณลักษณะสามารถใช้ตัวกรองที่ตรงกันได้เมื่อทราบสัญญาณหลักเท่านั้นสามารถใช้เครื่องตรวจจับพลังงานในสถานการณ์ที่ไม่ทราบสัญญาณหลัก แต่ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อใช้เวลาในการตรวจจับสั้นเนื่องจากแนวคิดหลักของตัวตรวจจับคุณลักษณะคือการใช้ cyclostationarity ของสัญญาณเพื่อตรวจจับผ่านฟังก์ชันความสัมพันธ์เชิงสเปกตรัมสัญญาณรบกวนเป็นสัญญาณที่อยู่นิ่งแบบกว้างและไม่มีความสัมพันธ์กัน ในขณะที่สัญญาณที่มอดูเลตนั้นมีความสัมพันธ์กันและเป็นแบบ cyclostationaryดังนั้น ฟังก์ชันความสัมพันธ์เชิงสเปกตรัมสามารถแยกแยะพลังงานของสัญญาณรบกวนและพลังงานของสัญญาณมอดูเลตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนไม่แน่นอน ประสิทธิภาพของตัวตรวจจับคุณลักษณะจะดีกว่าตัวตรวจจับพลังงานประสิทธิภาพของตัวตรวจจับคุณลักษณะภายใต้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำมีจำกัด มีความซับซ้อนในการคำนวณสูง และต้องใช้เวลาสังเกตการณ์นานสิ่งนี้จะลดทรูพุตข้อมูลของระบบ CRด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สาย ทรัพยากรสเปกตรัมมีความตึงเครียดมากขึ้นเรื่อยๆเนื่องจากเทคโนโลยี CR สามารถบรรเทาปัญหานี้ เทคโนโลยี CR จึงได้รับความสนใจในเครือข่ายการสื่อสารไร้สาย และมาตรฐานเครือข่ายการสื่อสารไร้สายจำนวนมากได้แนะนำเทคโนโลยีวิทยุการรับรู้เช่น IEEE 802.11, IEEE 802.22 และ IEEE 802.16hในข้อตกลง 802.16h มีเนื้อหาสำคัญของการเลือกสเปกตรัมแบบไดนามิกเพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้คลื่นความถี่วิทยุและโทรทัศน์ของ WiMAX และรากฐานของมันคือเทคโนโลยีการตรวจจับสเปกตรัมในมาตรฐานสากล IEEE 802.11h สำหรับเครือข่ายเฉพาะที่แบบไร้สาย ได้มีการแนะนำแนวคิดสำคัญสองประการ ได้แก่ การเลือกสเปกตรัมแบบไดนามิก (DFS) และการควบคุมพลังงานการส่ง (TPC) และวิทยุความรู้ความเข้าใจได้ถูกนำมาใช้กับเครือข่ายเฉพาะที่แบบไร้สายในมาตรฐาน 802.11y เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่แบบมุมฉาก (OFDM) ถูกนำมาใช้เพื่อให้มีตัวเลือกแบนด์วิธที่หลากหลาย ซึ่งสามารถสลับแบนด์วิธได้อย่างรวดเร็วระบบ WLAN (เครือข่ายท้องถิ่นแบบไร้สาย) สามารถใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของ OFDM เพื่อหลีกเลี่ยงการหลีกเลี่ยงโดยการปรับแบนด์วิธและพารามิเตอร์กำลังส่งรบกวนผู้ใช้รายอื่นที่ทำงานในย่านความถี่นี้เนื่องจากระบบไร้สายใยแก้วนำแสงมีข้อได้เปรียบของแบนด์วิธการสื่อสารใยแก้วนำแสงที่กว้างและลักษณะที่ยืดหยุ่นของการสื่อสารไร้สาย จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การส่งสัญญาณ WLAN แบบรู้คิดความถี่วิทยุในใยแก้วนำแสงได้รับความสนใจผู้เขียนวรรณกรรม [5-6] เสนอให้ระบบ ROF ส่งสัญญาณวิทยุความรู้ความเข้าใจภายใต้สถาปัตยกรรม และการทดลองจำลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของเครือข่ายได้รับการปรับปรุง
2 สถาปัตยกรรมระบบส่งสัญญาณไร้สายใยแก้วนำแสงแบบไฮบริดที่ใช้ ROF
เพื่อตอบสนองความต้องการบริการมัลติมีเดียสำหรับการส่งสัญญาณวิดีโอ Fiber-to-the-Home (FFTH) ที่เกิดขึ้นใหม่จะกลายเป็นเทคโนโลยีการเข้าถึงบรอดแบนด์ขั้นสูงสุด และเครือข่ายออปติกแบบพาสซีฟ (PON) จะกลายเป็นจุดสนใจทันทีที่มี ออก.เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้ในเครือข่าย PON เป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟ จึงไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟ สามารถป้องกันอิทธิพลของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและฟ้าผ่าจากภายนอก สามารถรับส่งข้อมูลบริการได้อย่างโปร่งใส และมีความน่าเชื่อถือของระบบสูงเครือข่าย PON ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟการแบ่งเวลาแบบมัลติเพล็กซ์ (TDM-PON) และการแบ่งความยาวคลื่นแบบมัลติเพล็กซ์แบบเครือข่ายออปติคัลแบบพาสซีฟ (WDM-PON)เมื่อเปรียบเทียบกับ TDM-PON แล้ว WDM-PON มีลักษณะพิเศษของแบนด์วิธเฉพาะของผู้ใช้และความปลอดภัยสูง ซึ่งกลายเป็นเครือข่ายการเข้าถึงด้วยแสงที่มีศักยภาพมากที่สุดในอนาคตรูปที่ 1 แสดงบล็อกไดอะแกรมของระบบ WDM-PON