Гибридные оптические беспроводные сети: тенденции, возможности, проблемы и направления исследований

Оптическая беспроводная связь (OWC) является эффективным дополнением к радиочастотной (RF) связи. Было показано, что технологии OWC способны поддерживать высокий трафик, генерируемый массовым подключением устройств Интернета вещей (IoT) и перспективными беспроводными системами связи пятого поколения (5G). Поскольку характеристики OWC и RF являются взаимодополняющими, их совместное применение рассматривается как перспективный подход к поддержке систем связи 5G и последующих поколений. Гибридные беспроводные системы RF/оптические и оптические/оптические обеспечивают эффективное решение для преодоления ограничений отдельных систем и одновременного использования преимуществ каждой технологии. Гибридная беспроводная система RF/оптическая включает беспроводные технологии на основе RF и оптические технологии, тогда как гибридная оптическая/оптическая беспроводная система включает два или более типа технологий OWC. Совместное развертывание беспроводных систем может повысить производительность сети с точки зрения пропускной способности, надежности и энергоэффективности. В настоящем исследовании представлен обзор современного состояния и основных направлений исследований в области гибридных оптических беспроводных сетей; это первый масштабный обзор, посвященный данной тематике. Мы рассматриваем существующую литературу по гибридным оптическим беспроводным сетям, включая системы RF/оптические и оптические/оптические. Для различных комбинаций гибридных систем рассмотрены макросоты и малые соты на основе RF, беспроводная точность (Wi-Fi) и Bluetooth, а также оптические технологии видимой световой связи, световой точности (Li-Fi), связи с использованием оптических камер и оптической связи в свободном пространстве. Кроме того, рассмотрена подводная акустическая связь для гибридных акустико-оптических систем. Возможности, предоставляемые гибридными системами, представлены подробно. Сформулированы важные проблемы, которые необходимо решить для успешного развертывания гибридных оптических беспроводных сетей в рамках парадигм 5G и IoT.