Ett team av forskare vid Yale University, Virginia Tech, Temple University och Peking University har nyligen utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att möjliggöra samarbete mellan kognitiva radionätverk (CR) över tv -vitt utrymme (TVWS). Termen TVWS avser oanvända TV -kanaler mellan aktiva kanaler i VHF- och UHF -spektra. Dessa oanvända kanaler, även kallad buffertkanaler, 'placerades ursprungligen mellan aktiva kanaler för att minimera sändningsstörningar.

"TVWS har potential att tillhandahålla betydande bandbredd i frekvenser som har mycket gynnsamma utbredningsegenskaper (dvs. långa överföringsområden och överlägsen förmåga för penetrerande objekt), "forskarna skrev i sin artikel, förpublicerad på arXiv. "I USA., Storbritannien och andra länder, ändringar i regleringsreglerna har gjorts eller ändras för att öppna TVWS för opportunistiska operationer för olicensierade (eller sekundära) användare på icke-interferensbasis för licensierade användare (aka etablerade eller primära användare). "

Mot bakgrund av de kommande bestämmelserna för TVWS -användning, branschens intressenter har försökt utveckla standarder som kan möjliggöra användning av TVWS genom att utnyttja CR -teknik. CR är en form av trådlös kommunikation som kan programmeras och konfigureras dynamiskt för att upptäcka lediga kommunikationskanaler i närheten och optimera användningen av tillgängligt radiofrekvens (RF) spektrum.

Alla nyutvecklade standarder är beroende av CR -teknik för att övervinna störningsproblem mellan nätverk. Samexistensen av sekundära trådlösa nätverk i TVWS kan grupperas i två stora kategorier:heterogen och homogen samexistens. Det förstnämnda innebär samexistensen av nätverk som använder olika trådlösa tekniker (t.ex. wifi och bluetooth), medan den senare samexistensen av nätverk som använder samma trådlösa teknik.

Dessutom, samlevnadssystem kan antingen vara icke-samarbetsvilliga eller samarbetsvilliga. Ett icke-samarbetsprogram används när det inte finns något sätt att samordna samexisterande nätverk. Ett samarbetsschema, å andra sidan, kan användas i fall där samexisterande nätverk direkt kan samordna sin verksamhet. Även om samarbetssystem som inte är samarbetsvilliga är billigare och lättare att distribuera, samarbetssystem är ofta mycket effektivare.

"I det här pappret, vi presenterar en arkitektur för att möjliggöra samarbeten mellan heterogena CR -nätverk över TVWS, kallad Symbiotic Heterogenous coexistence ARchitecturE (SHARE), "forskarna skrev i sin artikel, förpublicerad på arXiv.

Som namnet antyder, det nya tillvägagångssättet som skapats av detta forskargrupp hämtar inspiration från samband mellan arter som observerats i biologiska ekosystem. Inom biologin, symbiotiska relationer innebär samexistens mellan olika arter som bildar relationer via indirekt samordning.

"Genom att efterlikna de symbiotiska relationerna mellan heterogena organismer i det stabila ekosystemet, SHARE upprättar en indirekt samordningsmekanism mellan heterogena CR -nätverk via ett medlarsystem, vilket undviker nackdelarna med direkt samordning, "förklarar forskarna i sin artikel.

SHARE -arkitekturen som utvecklats av forskarna gör att två heterogena CR -nätverk kan samexistera i TVWS, via en medlarbaserad indirekt samordningsmekanism. Denna mekanism undviker de nackdelar som vanligtvis är förknippade med mekanismer för direkt samordning. Inspirerad av modeller inom teoretisk ekologi, forskarna utarbetade två SHARE -algoritmer som gör att varje samexisterande CR -nätverk autonomt kan slutföra två viktiga spektrumdelningsuppgifter.

"SHARE inkluderar två spektrumdelningsalgoritmer vars design är inspirerad av välkända modeller och teorier från teoretisk ekologi, nämligen, den interspecifika tävlingsmodellen och den ideala modellen för fri distribution, "sa forskarna.

De två SHARE -algoritmerna som utvecklats i denna studie gör det möjligt för enskilda CR -nät att dynamiskt bestämma deras spektrumandel, som är proportionell mot deras krav på bandbredd, och välj kanaler som förbättrar systemets kondition. I sina analyser och simuleringar forskarna fann att deras arkitektur garanterade en stabil jämvikt av samexisterande nätverk, uppnå en rättvis fördelning av spektrum och maximera systemets fitness.

© 2019 Science X Network