動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的智能光載無線接入技術(shù)（二）

在構(gòu)建有效網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，還需要考慮怎樣實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部公平有效的資源共享，這就需要為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)配備合理的資源分配機(jī)制—— 媒體訪問控制（MAC）層協(xié)議。智能RoF 網(wǎng)絡(luò)MAC 層協(xié)議目前尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［4］，國際研究主要集中在對(duì)傳統(tǒng)的無線通信標(biāo)準(zhǔn)如、WiMAX 的MAC 協(xié)議改進(jìn)其響應(yīng)時(shí)間等相關(guān)參數(shù)以抵消光纖引入的時(shí)延從而使其適用于光纖無線電系統(tǒng)。然而在實(shí)際的RoF 系統(tǒng)中，由于信號(hào)的衰減使得傳統(tǒng)的分布式的載波偵聽多點(diǎn)接入/沖突避免的協(xié)議喪失有效性。因此，提出專為RoF 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的MAC 層協(xié)議勢在必行。

我們提出基于光載無線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)屬性的MAC 層協(xié)議的新模型［5］。主要包括設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中，利用時(shí)間同步補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端天線單元的邏輯準(zhǔn)同步，從而通過加入頻率標(biāo)識(shí)，支持光載無線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)屬性。

在上述混合MAC 幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步提出了低功耗動(dòng)態(tài)可控MAC 幀結(jié)構(gòu)［6］，圖6 所示為幀結(jié)構(gòu)，圖6（a）和（b）分別是下行幀結(jié)構(gòu)和上行MAC 幀結(jié)構(gòu)。通過在幀結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)天線控制域“（ on-off”域）實(shí)現(xiàn)對(duì)子天線工作/非工作狀態(tài)的集中管控，進(jìn)而降低能耗。

通過將光纖引入的額外時(shí)延考慮進(jìn)層協(xié)議設(shè)計(jì)中，利用時(shí)間同步補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各RAU 的邏輯準(zhǔn)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(qū)、多用戶、寬帶化泛在化接入問題，降低了ROF 網(wǎng)絡(luò)的能耗。

3 動(dòng)態(tài)可重構(gòu)智能光載無線系統(tǒng)

最主要的功能是實(shí)現(xiàn)光纖與無線的相互融合，從而實(shí)現(xiàn)寬帶、高速和無線化的信息傳遞。這就需要搭建高效經(jīng)濟(jì)的RoF 系統(tǒng)將射頻信號(hào)加載到光載波上，并經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸，在基站通過寬帶天線實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多業(yè)務(wù)無線信號(hào)的傳送。

3.1 認(rèn)知、協(xié)同與低能耗的智能RoF系統(tǒng)

系統(tǒng)與生俱來的中心處理機(jī)制，使多信道無線信號(hào)的聯(lián)合處理以及分布式動(dòng)態(tài)可重構(gòu)光載無線接入成為可能。通過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(xiàn)靈活、高效、低耗能的無線通信接入。

我們基于RoF 系統(tǒng)的中心處理機(jī)制，提出并搭建了具有認(rèn)知、協(xié)同及低能耗的分布式動(dòng)態(tài)可重構(gòu)光載無線接入系統(tǒng)。系統(tǒng)在中心站同時(shí)控制多小區(qū)、多信道的頻譜與時(shí)隙資源，利用遠(yuǎn)端天線收集各個(gè)小區(qū)和信道的使用狀況，將資源合理搭配，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)屬性，使資源得到最大程度的利用。

所提分布式系統(tǒng)具有認(rèn)知、協(xié)同與低能耗3 個(gè)特點(diǎn)。其中認(rèn)知指的是中心站通過遠(yuǎn)程天線單元了解天線所在小區(qū)的無線信道使用狀況，并以此計(jì)算分配資源方案；協(xié)同則是指在計(jì)算出最優(yōu)化資源分配方式后，中心處理器將調(diào)度命令發(fā)送至系統(tǒng)設(shè)備，通過對(duì)微波和光波資源的控制實(shí)現(xiàn)資源的調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)屬性；低能耗則是指由于中心站的資源由多個(gè)小區(qū)共同分享，因而減小了每個(gè)小區(qū)的設(shè)施，同時(shí)可在整個(gè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求小時(shí)，關(guān)閉部分冗余設(shè)備和資源的功能，以節(jié)約能源。

3.2 有線無線資源聯(lián)合調(diào)度的智能RoF 系統(tǒng)

中有線無線資源的聯(lián)合調(diào)度是指同時(shí)考慮有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的資源調(diào)度，從而最大化RoF 網(wǎng)絡(luò)的資源利用率，主要內(nèi)容包括兩部分：算法部分和協(xié)議部分。

算法部分主要針對(duì)智能RoF 網(wǎng)絡(luò)的路由算法進(jìn)行資源調(diào)度。我們提出了聯(lián)合路由算法來實(shí)現(xiàn)RoF 網(wǎng)絡(luò)中有線無線資源的聯(lián)合調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)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)和無線網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)域，在