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2023-06-23
RoF关键技术：优化与发展
【摘要】：1.RoF网络体系结构技术结合RoF和其他热点技术的特点构建新型RoF 网络体系结构，是RoF走向实用化需要首先考虑的关键问题之一。
1.RoF网络体系结构技术
结合RoF和其他热点技术（如WiFi、PON）的特点构建新型RoF 网络体系结构，是RoF走向实用化需要首先考虑的关键问题之一。目前主流的看法是将Ro F网络体系结构分为三层，由下往上分别是以基站为主的无线接入层、以光交换节点为主的光网络层和以中心局为主的中心集总层。同时，随着低成本WiFi的大范围覆盖、光纤到家的大规模部署、物联网应用的迅速普及和可见光通信的新兴发展，结合这类新技术新应用的RoF具体网络架构成为研究的热点。
2.RoF网络智能资源管理技术
智能化资源管理是任何一个网络都需要解决的关键问题之一。在RoF网络中，智能化的资源管理主要体现为如何在低能耗和高效率的约束条件下实现资源的发现、共享和调度。例如，智能Ro F网络在媒体访问控制（MAC）层协议方面还没有统一的标准，目前的研究工作集中在对WiFi和Wi Max的MAC层协议改进上，包括改进响应时间等参数以抵消光纤引入的时延；将光纤引入的时延考虑进MAC层协议设计中，利用时间同步补偿技术实现各远端基站的逻辑准同步等。智能RoF网络在资源调度方面需要同时考虑有线和无线资源，涉及多种路由算法和MAC协议。
3.RoF光生毫米波技术
毫米波RoF系统中的关键技术之一是简单而又低成本地产生高性能的毫米波。利用传统电学方法产生毫米波成本很高，且产生的信号在电域难以处理，因此普遍倾向于用光学方法产生毫米波信号。目前常见的光生毫米波技术方案主要有直接调制技术、上变频调制技术和光外差技术。直接调制技术通常是在中心局产生毫米波；上变频调制技术可以在中心局，也可以在基站产生毫米波；光外差调制技术则通常是在基站产生毫米波。这些方法的基本原理都是相同的，都是用光学方法产生两个不同频率成分的相干光波，将它们在平方律探测器中进行拍频，检测后得到的电信号即是频率为参与拍频的两光波频率之差的射频信号。两个不同频率的光波可以来自同一个激光器，也可以来自不同的激光器。后者由于两个光波的相干性较差，需要采取相应的锁相措施。
4.RoF关键单元器件技术
在RoF射频光纤传输系统中，复杂功能配置和重要的光电域转换（如光生毫米波）在中心局完成，因此需要相关的关键单元器件技术。例如，通过研究光调制格式（如单边带调制SSB、双边带调制DSB和光载波抑制OCS）和电调制格式（如正交频分复用OFDM），为不同RoF提供合适的解决方案；通过研究微波和光波的两级滤波方式，结合数字信号处理技术实现RoF信号的频谱感知；通过研究抽样、量化和编码均在光域进行的全光模数转换器，克服传统电域模数转换器在性能和复杂度方面的缺陷；通过研究改进天线结构设计实现波束赋形，为智能天线提供技术支撑等。
在RoF系统中，色散不仅会导致脉冲展宽和出现码间干扰，还会造成射频信号功率随传输距离发生周期性衰落的现象。在小信号调制情况下，射频或中频信号对光波进行强度调制后，通常为双边带调制。经过光纤网络传输后，在接收端进行光电变换，这时光载波和两个一阶边带会在平方律探测器中进行拍频。理论推导证明光电探测后的一次谐波信号（即频率为射频或中频的信号）的功率随传输距离呈现周期性衰落，其衰落周期与射频或中频信号的频率平方成反比，即频率越高，接收端检测出的电信号功率衰落周期越明显。这点对于射频光纤传输系统的影响尤为明显，需要进一步研究改善。
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