Sélection et transfert de spectre adaptatifs dans les réseaux de radio cognitive

Adaptive requirement-driven spectrum handoff and selection for cognitive radio networks

• Auteur / Autrice : Adisorn Lertsinsrubtavee
• Direction : Serge Fdida
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radiofréquences

Systèmes de communication sans fil

Télécommunications

Intelligence artificielle

Systèmes de communication sans fil

Multicanal (gestion)

Résumé

Cognitive radio is proposed as a promising solution for the next generation of wireless communication networks. Cognitive radio users are required to perform spectrum handoff from a wireless channel to another in order to cope with the dynamic spectrum environment imposed by licensed users. Spectrum handoff can cause transmission interruptions leading to the degradation of services. We study and develop efficient spectrum management strategies that aim to provide diverse service requirements for cognitive radio users. First, we propose novel spectrum handoff and selection strategies in order to satisfy a delay requirement. In particular, we estimate the delay of arrival packets based on the prior packets in the queue and compare it to a maximum delay bound. Then, we use the expected delays to estimate a delay violation ratio that guides the spectrum handoff and selection decisions. Our strategies reduce the number of spectrum handoff significantly compared to existing approaches while the delay requirement is guaranteed. Second, we consider the rate requirement by investigating the interaction between spectrum handoff and spectrum sharing through an optimization framework. The results provide useful insights and guidelines for designing efficient spectrum sharing heuristics that take into account spectrum handoff and selection strategies. Finally, we develop a heuristic for spectrum sharing that includes novel static and dynamic spectrum sharing algorithms based essentially on a rate compensation approach and adapted best fit algorithms. Our heuristic reduces the number of handoffs significantly while the achieved rate is fulfilling compared to the optimal.

La radio cognitive est proposée comme une solution prometteuse pour la prochaine génération de réseaux de communication sans fil. Les utilisateurs de radio cognitive sont tenus d'effectuer des sauts entre les différents canaux sans fil non utilisés. Cependant il devra interrompre ses communications lorsqu'un utilisation licencié souhaitera utiliser ce canal. Les sauts de fréquences peuvent provoquer des interruptions de transmission conduisant à la dégradation des services. Nous étudions et développons des stratégies efficaces de gestion de spectre qui veillent aux divers besoins des services utilisant la radio cognitive. Tout d'abord, nous proposons un nouvel algorithme de transfert de spectre ainsi que de nouvelles stratégies de sélection de spectre afin de respecter les impératifs de délai. Nous estimons notamment le retard des paquets d'arrivée basé sur les paquets précédents dans la file d'attente en les comparant à un délai maximal limite. Ensuite, nous utilisons ces retards pour estimer un seuil de guidant les sauts de fréquence et les décisions de sélection. Puis, nous mettons l'accent sur les garanties de débit en examinant les intéractions autre les sauts de fréquences et le partage de spectre. Ces résultats nous donnent des indications et des lignes directrices afin de concevoir des heuristiques de partage de spectre prenant en compte les stratégies de sélection de canaux et les sauts de fréquences. Enfin, nous développons une heuristique pour le partage de spectre basé sur de nouveaux algorithmes du partage statique et dynamique du spectre. Ils sont basés essentiellement sur une approche de compensation de débit et de Best Fit Algorithms.