動(dòng)態(tài)可重構的智能光載無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)（二）

在構建有效網(wǎng)絡(luò )的基礎上，還需要考慮怎樣實(shí)現網(wǎng)絡(luò )內部公平有效的資源共享，這就需要為網(wǎng)絡(luò )架構配備合理的資源分配機制—— 媒體訪(fǎng)問(wèn)控制（MAC）層協(xié)議。智能RoF 網(wǎng)絡(luò )MAC 層協(xié)議目前尚沒(méi)有統一的標準［4］，國際研究主要集中在對傳統的無(wú)線(xiàn)通信標準如、WiMAX 的MAC 協(xié)議改進(jìn)其響應時(shí)間等相關(guān)參數以抵消光纖引入的時(shí)延從而使其適用于光纖無(wú)線(xiàn)電系統。然而在實(shí)際的RoF 系統中，由于信號的衰減使得傳統的分布式的載波偵聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突避免的協(xié)議喪失有效性。因此，提出專(zhuān)為RoF 系統設計的MAC 層協(xié)議勢在必行。

我們提出基于光載無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)可重構屬性的MAC 層協(xié)議的新模型［5］。主要包括設計采用了頻率和時(shí)間雙重屬性因子的混合MAC 層協(xié)議，將光纖引入的額外時(shí)延考慮進(jìn)層協(xié)議設計中，利用時(shí)間同步補償技術(shù)，實(shí)現各遠端天線(xiàn)單元的邏輯準同步，從而通過(guò)加入頻率標識，支持光載無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)可重構屬性。

在上述混合MAC 幀結構基礎上，我們進(jìn)一步提出了低功耗動(dòng)態(tài)可控MAC 幀結構［6］，圖6 所示為幀結構，圖6（a）和（b）分別是下行幀結構和上行MAC 幀結構。通過(guò)在幀結構中設計天線(xiàn)控制域“（ on-off”域）實(shí)現對子天線(xiàn)工作/非工作狀態(tài)的集中管控，進(jìn)而降低能耗。

通過(guò)將光纖引入的額外時(shí)延考慮進(jìn)層協(xié)議設計中，利用時(shí)間同步補償技術(shù)，實(shí)現各RAU 的邏輯準同步。上述動(dòng)態(tài)可控MAC 層協(xié)議模型解決了微波和光波協(xié)同作用下分布式ROF 網(wǎng)絡(luò )中多小區、多用戶(hù)、寬帶化泛在化接入問(wèn)題，降低了ROF 網(wǎng)絡(luò )的能耗。

3 動(dòng)態(tài)可重構智能光載無(wú)線(xiàn)系統

最主要的功能是實(shí)現光纖與無(wú)線(xiàn)的相互融合，從而實(shí)現寬帶、高速和無(wú)線(xiàn)化的信息傳遞。這就需要搭建高效經(jīng)濟的RoF 系統將射頻信號加載到光載波上，并經(jīng)遠距離傳輸，在基站通過(guò)寬帶天線(xiàn)實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)多業(yè)務(wù)無(wú)線(xiàn)信號的傳送。

3.1 認知、協(xié)同與低能耗的智能RoF系統

系統與生俱來(lái)的中心處理機制，使多信道無(wú)線(xiàn)信號的聯(lián)合處理以及分布式動(dòng)態(tài)可重構光載無(wú)線(xiàn)接入成為可能。通過(guò)最大程度的利用有限的頻譜資源、時(shí)隙資源以及功率資源，可實(shí)現靈活、高效、低耗能的無(wú)線(xiàn)通信接入。

我們基于RoF 系統的中心處理機制，提出并搭建了具有認知、協(xié)同及低能耗的分布式動(dòng)態(tài)可重構光載無(wú)線(xiàn)接入系統。系統在中心站同時(shí)控制多小區、多信道的頻譜與時(shí)隙資源，利用遠端天線(xiàn)收集各個(gè)小區和信道的使用狀況，將資源合理搭配，實(shí)現動(dòng)態(tài)可重構屬性，使資源得到最大程度的利用。

所提分布式系統具有認知、協(xié)同與低能耗3 個(gè)特點(diǎn)。其中認知指的是中心站通過(guò)遠程天線(xiàn)單元了解天線(xiàn)所在小區的無(wú)線(xiàn)信道使用狀況，并以此計算分配資源方案；協(xié)同則是指在計算出最優(yōu)化資源分配方式后，中心處理器將調度命令發(fā)送至系統設備，通過(guò)對微波和光波資源的控制實(shí)現資源的調度和網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)可重構屬性；低能耗則是指由于中心站的資源由多個(gè)小區共同分享，因而減小了每個(gè)小區的設施，同時(shí)可在整個(gè)系統業(yè)務(wù)需求小時(shí)，關(guān)閉部分冗余設備和資源的功能，以節約能源。

3.2 有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)資源聯(lián)合調度的智能RoF 系統

中有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)資源的聯(lián)合調度是指同時(shí)考慮有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的資源調度，從而最大化RoF 網(wǎng)絡(luò )的資源利用率，主要內容包括兩部分：算法部分和協(xié)議部分。

算法部分主要針對智能RoF 網(wǎng)絡(luò )的路由算法進(jìn)行資源調度。我們提出了聯(lián)合路由算法來(lái)實(shí)現RoF 網(wǎng)絡(luò )中有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)資源的聯(lián)合調度，從而實(shí)現端到端的全局最優(yōu)路徑。聯(lián)合路由算法的主要思想為：把光網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )分為兩個(gè)域，在