Định tuyến cục bộ dựa trên nhận biết băng thông trong thông tinvô tuyến

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN TUẤN MINH ĐINH TUYẾN CỤC BỘ ̣ DỰA TRÊN NHẬN BIẾT BĂNG THÔNG TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG HÀ NỘI - 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN TUẤN MINH ĐINH TUYẾN CUC ̣ ̣ BỘ DỰA TRÊN NHẬN BIẾT BĂNG THÔNG TRONG THÔNG TIN VÔ TUYẾN Ngành: Công nghê ̣ Kỹ thuâ ̣t điê ̣n tử , Truyề n thông Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60520203 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRINH ̣ ANH VŨ HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp “Đinh ̣ tuyế n cục bộ dựa nhận biế t băng thông thông tin vô tuyế n” công trình nghiên cứu khoa học riêng thực hiện hướng dẫn PGS.TS Trịnh Anh Vũ Luận văn tốt nghiệp kết trình nghiên cứu độc lập, không chép công trình nghiên cứu khác Các số liệu luận văn sử dụng trung thực, trích dẫn từ nguồn hợp pháp đáng tin cậy Hà Nội, ngày 19 tháng 05 năm 2015 Người thực hiện Trầ n Tuấ n Minh MỤC LỤC Chương Tổng quan mạng vô tuyến nhâ ̣n thức 1.1 Định nghĩa .1 1.1.1 Kiến trúc mạng vô tuyến nhâ ̣n thức 1.1.2 Hoạt động mạng vô tuyến nhâ ̣n thức .5 1.2 Quản lý băng tần mạng vô tuyến nhâ ̣n thức 1.2.1 Cảm nhận băng tần .10 1.2.2 Quyết định băng tần Error! Bookmark not defined 1.2.3 Chia sẻ băng tần Error! Bookmark not defined 1.2.4 Di chuyển băng tần Error! Bookmark not defined Chương Các giao thức định tuyến mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Error! Bookmark not defined 2.1 Các giao thức định tuyến dựa trễ Error! Bookmark not defined 2.1.1 Giao thức DORP Error! Bookmark not defined 2.1.2 Giao thức Local Coord Error! Bookmark not defined 2.1.3 Giao thức đàn kiến Error! Bookmark not defined 2.2 Các giao thức định tuyến dựa độ ổn định kết nối Error! Bookmark not defined 2.2.1 Giao thức Gymkhana Error! Bookmark not defined 2.2.2 Giao thức STOD-RP Error! Bookmark not defined 2.2.3 Giao thức định tuyến với độ tin cậy cao Error! Bookmark not defined 2.2.4 Giao thức tuyến lân cận Error! Bookmark not defined 2.2.5 Giao thức RSRA Error! Bookmark not defined 2.3 Các giao thức định tuyến dựa thông lượng Error! Bookmark not defined 2.3.1 Giao thức SAMER Error! Bookmark not defined 2.3.2 Giao thức SPEAR Error! Bookmark not defined 2.4 Các giao thức định tuyến dựa vị trí Error! Bookmark not defined 2.4.1 Giao thức SEARCH Error! Bookmark not defined 2.4.2 Giao thức LAUNCH Error! Bookmark not defined 2.5 Các giao thức định tuyến dựa lượng Error! Bookmark not defined 2.5.1 Giao thức SER Error! Bookmark not defined 2.5.2 Giao thức MWRP Error! Bookmark not defined 2.6 Các giao thức định tuyến kết hợp Error! Bookmark not defined 2.6.1 Giao thức CRP Error! Bookmark not defined 2.6.2 Giao thức DESAR Error! Bookmark not defined 2.6.3 Giao thức MRSED Error! Bookmark not defined 2.6.4 Giao thức RM-STSC Error! Bookmark not defined Chương Kỹ thuật định tuyến cục dựa nhận biết băng thông Error! Bookmark not defined 3.1 Mô hình hệ thống Error! Bookmark not defined 3.1.1 Mô hình hóa trạng thái kênh Error! Bookmark not defined 3.1.2 Mô hình hóa nhiễu Error! Bookmark not defined 3.1.3 Các ràng buộc liên kết (links constraints) Error! Bookmark not defined 3.2 Xây dựng vấn đề Error! Bookmark not defined 3.3 Thuật toán Error! Bookmark not defined 3.4 Mô kết matlab Error! Bookmark not defined 3.4.1 Hiệu suất thuật toán định tuyến Error! Bookmark not defined 3.4.2.Đánh giá hiệu suất thay đổi thông số hiệu chỉnh Error! Bookmark not defined 3.4.3 So sánh với các phương pháp khá c Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined DANH MỤC TÀI LIÊU ̣ THAM KHẢO 11 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các tham số mô hình hệ thống Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 So sánh với các phương pháp đinh ̣ tuyế n khác Error! Bookmark not defined DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tần số trống (spectrum hole) băng tần cấp phép Hình 1.2 Mạng vô tuyến nhâ ̣n thức CRNs .3 Hình 1.3 So sánh mạng CRNs tập trung (a) mạng CRNs phân tán (b) Hình 1.4 Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động băng cấp phép Hình 1.5 Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động băng không cấp phép Hình 1.6 Quản lý băng tần mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Hình 1.7 Kiến trúc mạng vô tuyến nhâ ̣n thức .9 Hình 1.8 Quá trình nhận biết băng thông 10 Hình 1.9 Phân lớp trình dò tìm người dùng Error! Bookmark not defined Hình 1.10 (a) Dò tìm phát, (b) Dò tìm thu Error! Bookmark not defined Hình 1.11 Các thông số cần tối ưu Sensing Control Error! Bookmark not defined Hình 1.12 Quyết định băng tần Error! Bookmark not defined Hình 1.13 Chia sẻ băng tần nội mạng liên mạng Error! Bookmark not defined Hình 1.14 Chia sẻ băng tần Error! Bookmark not defined Hình 1.15 Chuyển giao phổ tần quản lý kết nối spectrum mobility Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Phân loại giao thức định tuyến mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Thực thi phối hợp cục Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Ví dụ giao thức Gymkhana Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Route-closeness Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Các node chọn theo giao thức RSRA tạo thành mạng Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Giai đoạn tránh người dùng sử dụng vùng tập trung Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Kiến trúc giao thức MRSED Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Phạm vi nhiễu node mạng Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Mô tả trạng thái ON/OFF người dùng Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Ví dụ định tuyến cục mạng CRNs Error! Bookmark not defined Hình 3.4.Quá trình tìm kiếm để tìm nghiệm UB đến nghiệm không khả thi không phân tích đươ ̣c nữa thuật toán nhánh cận Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Các bước thuật toán Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Cấ u trúc ma ̣ng 1000x1000m2 với 100 node ma ̣ng phân bố ngẫu nhiên Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Thông lươ ̣ng trung bình ứng với 100 node Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Kế t quả mô phỏng ứng với các giá tri ̣hiê ̣u chỉnh ε khác Error! Bookmark not defined DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A AODV: Ad-hoc On-demand Distance Vec tơ khoảng cách theo yêu cầ u Ad -hoc Vector C CCC: Common Control Channel Kênh điề u khiể n chung CRNs: Cognitive Radio Networks Mạng vô tuyến nhận thức CRP: Combined and multi-metric Routing Giao thức đinh ̣ tuyế n tổ ng hơ ̣p nhiề u Protocols thông số D DORP: Delay motivated On-demand Routing Protocol Giao thức đinh ̣ tuyế n theo yêu cầ u dựa DSR: Dynamic Source Routing Đinh ̣ tuyế n với nguồ n đô ̣ng DESAR: Delay and Energy based Spectrum Aware Routing protocol Giao thức đinh ̣ tuyế n nhâ ̣n diê ̣n băng trễ thông dựa trễ và lươ ̣ng E Thông số truyền dẫn mong đợi ETX: Expected Transmission Count L Câ ̣n dưới LB: Lower Bound M MWRP: Minimum weight routing protocol Giao thức đinh ̣ tuyế n tro ̣ng số tố i thiể u Giao thức định tuyến dựa nhiều MRSED: Multi-metric Routing protocol with SErvice Differentiation thông số với khác biệt dịch vụ P Thông số khả dụng băng tần đường PSA: Path Spectrum Availability truyền PU: Primary User Người dùng chin ́ h PA: Primary user Avoidance Tránh người dùng Q Chấ t lươ ̣ng dich ̣ vu ̣ QoS: Quality of Service R RSRA: Reduced search space routing algorithm Thuâ ̣t toán đinh ̣ tuyế n giảm không gian RM-STSC: Routing Management algorithm based on Spectrum Trading and Spectrum Competition Giao thức định tuyến sử dụng thuật toán quản lý tuyến dựa giao dịch phổ tần tìm kiếm cạnh tranh phổ tần S SU: Secondary User Người dùng thứ cấ p STOD-RP: Spectrum Tree based On Demand Routing Protocol Giao thức đinh ̣ tuyế n theo yêu cầ u dựa phổ tầ n Đinh ̣ tuyế n lưới dựa nhâ ̣n diê ̣n băng SAMER: Spectrum Aware Mesh Routing tầ n U Câ ̣n UB: Upper Bound W WS: Wireless Systems Các hệ thống không dây Chương Tổng quan mạng vô tuyến nhâ ̣n thức 1.1 Định nghĩa Với phát triển nhanh chóng thiết bị vô tuyến, tần số vô tuyến dần trở nên khan Một số lượng lớn băng tần cấp phát cho nhà mạng, nhiên, chưa khai thác tối đa công suất Việc cấp phép băng tần cho truyền sóng vô tuyến hiện thực hiện sở dài hạn vùng địa lý rộng lớn Để giải vấn đề khan băng tần, Ủy ban truyền thông liên bang FCC (Federal Communications Commission) phê duyệt việc sử dụng thiết bị không cấp phép (unlicensed devices) dải tần cấp phép (licensed bands) Do đó, công nghệ truy nhập băng tần động có triển vọng giải vấn đề khan băng tần hiện Hướng nghiên cứu gọi vô tuyến nhâ ̣n thức (Cognitive Radio Networks - CRNs), kỳ vọng cải thiện đáng kể hiệu sử dụng tần số [3] 1.1.1 Kiến trúc mạng vô tuyến nhận thức Vô tuyến nhâ ̣n thức (Cognitive Radio Networks - CRNs) mạng vô tuyến mà tự động thay đổi thông số dựa vào tương tác với môi trường xung quanh [2] Từ định nghĩa này, ta hai đặc tính vô tuyến nhâ ̣n thức là:  Khả nhận thức (cognitive capability): khả cảm nhận thông tin băng tần thay đổi liên tục theo thời gian không gian từ môi trường xung quanh Thông qua khả này, tỉ lệ băng tần khả dụng thời điểm vị trí cụ thể xác định Do đó, băng tần khả dụng tốt thông số hoạt động phù hợp chọn  Khả cấu hình lại (reconfigurability): Từ việc nhận thức băng tần trên, khả cấu hình lại cho phép mạng vô tuyến tự động thay đổi cấu hình mạng tùy theo môi trường Vô tuyến nhâ ̣n thức truyền nhận nhiều tần số, dùng nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, miễn hỗ trợ thiết kế phần cứng Trong mạng vô tuyến nhâ ̣n thức , tồn đồng thời Primary User Secondary User Primary user người dùng hay người dùng cấp phép (Licensed Users) băng tần Secondary user người dùng vô tuyến nhâ ̣n thức hay người dùng không cấp phép (Unlicensed Users), sử dụng băng tần có điều kiện cho phép Mục tiêu vô tuyến nhâ ̣n thức cảm nhận tần số khả dụng tốt nhất, tự động cấu hình lại Thách thức lớn với vô tuyến nhâ ̣n thức người dùng thứ cấp tận dụng băng tần mà không gây nhiễu lên người dùng Vô tuyến nhâ ̣n thức tận dụng băng tần trống (spectrum hole) băng tần cấp phép, băng tần dùng người dùng chính, người dùng thứ cấp chuyển đến băng tần khả dụng khác thay đổi công suất phát điều chế tín hiệu để tránh gây nhiễu lên PUs (hình 1.1) Hình 1.1 Tần số trống (spectrum hole) băng tần cấp phép [3] Có hai nhóm mạng (primary network) mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức (hình 1.2) Các thành phần hai nhóm mạng xác định sau: - Mạng (Primary network): Mạng có quyền truy nhập tới vài băng phổ định, chẳng hạn mạng TV quảng bá, hay mạng tổ ong nói chung Các thành phần mạng bao gồm: + Primary user: Người dùng (hay người dùng cấp phép) có giấy phép để hoạt động băng phổ định Truy nhập giám sát trạm gốc không bị ảnh hưởng hoạt động người dùng không cấp phép khác Để tồn với trạm gốc Vô tuyến nhâ ̣n thức người dùng Vô tuyến nhâ ̣n thức , người dùng không cần điều chỉnh chức cộng thêm + Trạm gốc (Primary base-station): Trạm gốc (hay trạm gốc cấp phép) thành phần sở hạ tầng mạng cố định, có giấy phép phổ, BTS mạng tổ ong Về nguyên tắc, trạm gốc khả chia sẻ phổ với người dùng Vô tuyến nhâ ̣n thức Tuy nhiên, trạm gốc yêu cầu để có khả - Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức: Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức (hay mạng Truy nhập phổ tần động, mạng thứ cấp, mạng không cấp phép) giấy phép để hoạt động băng mong muốn Do đó, phép truy nhập phổ có hội Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức gồm mạng có sở hạ tầng mạng ad hoc, thành phần mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức sau: Hình 1.2 Mạng vô tuyến nhâ ̣n thức CRNs [3] + Secondary User: Người dùng Vô tuyến nhâ ̣n thức (hay người dùng không cấp phép, người dùng thứ cấp) giấy phép sử dụng phổ Do đó, cần có chức cộng thêm để chia sẻ băng phổ cấp phép + Trạm gốc Vô tuyến nhâ ̣n thức (Cognitive Radio Base-station): Trạm gốc Vô tuyến nhâ ̣n thức (hay trạm gốc không cấp phép, trạm gốc thứ cấp) thành phần sở hạ tầng cố định với khả Vô tuyến nhâ ̣n thức Trạm gốc Vô tuyến nhâ ̣n thức cung cấp kết nối đơn chặng tới người dùng thứ cấp mà không cần giấy phép truy nhập phổ Thông qua kết nối này, người dùng thứ cấp truy nhập đến mạng khác + Bộ phân chia phổ (Spectrum broker): Bộ phân chia phổ (hay server lập lịch) thực thể mạng trung tâm đóng vai trò việc chia sẻ tài nguyên phổ tần mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức khác Bộ phân chia phổ kết nối với mạng phục vụ với tư cách người quản lí thông tin phổ, nhằm cho phép mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức tồn Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức bao gồm nhiều loại mạng khác nhau: mạng chính, mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức dựa sở hạ tầng, mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức ad hoc Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động môi trường phổ hỗn hợp, bao gồm băng cấp phép không cấp phép Do đó, mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức, có ba loại truy nhập khác nhau, là:  Truy nhập mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức (Cognitive Radio Network Access): Người dùng thứ cấp truy nhập tới trạm gốc Vô tuyến nhâ ̣n thức băng cấp phép không cấp phép  Truy nhập mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức ad hoc (Cognitive Radio ad hoc Access): Người dùng thứ cấp truyền thông với người dùng thứ cấp khác thông qua kết nối ad hoc băng cấp phép không cấp phép  Truy nhập mạng (Primary Network Access): Người dùng thứ cấp cũng truy nhập tới trạm gốc thông qua băng cấp phép Tùy theo kiến trúc mạng, mạng vô tuyến nhâ ̣n thức chia thành mạng CRNs tập trung (centralized CRNs hay gọi mạng phụ thuộc vào hạ tầng infrastructure-based CRNs) mạng CRNs phân tán (distributed CRNs hay ad-hoc CRNs) Mạng CRNs tập trung có thực thể mạng trung tâm trạm sở (base station) mạng di động điểm truy nhập mạng không dây nội (wireless local area networks) Còn mạng CRNs phân tán không cần thực thể mạng trung tâm (hình 1.2) Trong mạng CRNs tập trung, thông tin có từ việc cảm nhận băng tần khả dụng phân tích thực hiện người dùng thứ cấp tập trung trạm sở, sau định phân chia tần số để tránh nhiễu với người dùng Theo đó, người dùng thứ cấp cấu hình thông số truyền tin (hình 1.3a) Ngược lại, mạng CRNs phân tán, người dùng thứ cấp phải có khả tự định hoạt động dựa thông tin có từ việc cảm nhận băng thông (hình 1.3b) Do người dùng thứ cấp dự đoán ảnh hưởng đến mạng dựa vào thông tin mà cảm nhận được, cần có phối hợp người dùng thứ cấp để trao đổi thông tin, từ người dùng thứ cấp có nhìn hoàn thiện môi trường mạng vô tuyến xung quanh để đưa định xác [3] Hình 1.3 So sánh mạng CRNs tập trung (a) mạng CRNs phân tán (b) [3] 1.1.2 Hoạt động mạng vô tuyến nhận thức Hoạt động mạng vô tuyến nhâ ̣n thức tùy theo phổ tần cấp phép hay không Trên băng cấp phép: Như Hình 1.1, ta thấy có khoảng trống tần số (spectrum hole) không sử dụng băng phổ cấp phép Do đó, mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức sử dụng để khai thác hố phổ thông qua công nghệ nhâ ̣n thức Kiến trúc miêu tả Hình 1.4 mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức tồn với mạng vị trí băng phổ Hình 1.4 Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động băng cấp phép Có nhiều thách thức khác để thực hiện mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức băng cấp phép tồn người dùng Mặc dù, mục đích mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức xác định phổ tần có sẵn tốt nhất, chức Vô tuyến nhâ ̣n thức băng cấp phép lại bao gồm phát hiện có mặt người dùng Dung lượng kênh hố phổ phụ thuộc vào nhiễu xung quanh người dùng Do đó, việc tránh nhiễu cho người dùng vấn đề quan trọng kiến trúc Hơn nữa, người dùng xuất hiện băng phổ bị người dùng thứ cấp chiếm, người dùng thứ cấp phải bỏ lại phổ hiện thời chuyển tới phổ sẵn có khác, gọi chuyển giao phổ Trên băng không cấp phép: Các mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức thiết kế để hoạt động băng không câp phép để cải thiện hiệu phổ phần phổ Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động băng không cấp phép minh họa Hình 1.5 Tất thực thể mạng có quyền truy nhập tới băng phổ Nhiều mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức tồn vùng giống truyền thông sử dụng cũng phần phổ Các thuật toán chia sẻ phổ nhâ ̣n thức cải thiện hiệu sử dụng phổ hỗ trợ QoS cao Trong kiến trúc này, người dùng thứ cấp tập trung vào phát hiện việc truyền người dùng thứ cấp khác Khác với hoạt động băng cấp phép, việc chuyển giao phổ không bị kích thích có mặt người dùng khác Tuy nhiên, tất người dùng thứ cấp có quyền truy nhập phổ nhau, nên họ phải cạnh tranh với băng không cấp phép Do đó, kiến trúc đòi hỏi phương pháp chia sẻ phổ phức tạp người dùng thứ cấp Nếu nhiều mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức nằm băng không cấp phép phải có phương pháp chia sẻ phổ phù hợp mạng Hình 1.5 Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động băng không cấp phép 1.2 Quản lý băng tần mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Hình 1.6 Quản lý băng tần mạng vô tuyến nhâ ̣n thức [3] Để thích nghi với thay đổi liên tục môi trường vô tuyến, mạng vô tuyến nhâ ̣n thức cần trình thực thi băng tần mà gọi chung quản lý băng tần [3] Trong hình 1.6, quản lý băng tần gồm bốn bước bản: Cảm nhận băng tần (spectrum sensing), định băng tần (spectrum decision), chia sẻ băng tần (spectrum sharing) di chuyển băng tần (spectrum mobility) Các chức mô tả hình 1.7 Hình 1.7 Kiến trúc mạng vô tuyến nhâ ̣n thức [3] - Cảm nhận băng tần (Spectrum sensing): người dùng thứ cấp sử dụng tỉ lệ băng tần Do đó, người dùng thứ cấp phải phát hiện băng tần khả dụng, sau tìm khoảng trống tần số (spectrum holes) Nhận biết băng tần chức mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Do đó, liên quan mật thiết tới chức khác cũng giao thức để cung cấp thông tin băng tần khả dụng - Quyết định băng tần (Spectrum decision): Khi băng tần khả dụng xác đinh, người dùng thứ cấp cần phải lựa chọn băng tần phù hợp dựa yêu cầu chất lượng dịch vụ (Quality of Service-QoS) Để xây dựng thuật toán lựa chọn băng tần, ta cần phải nắm thông tin hoạt động người dùng - Chia sẻ băng tần (Spectrum sharing): Nếu có nhiều người dùng thứ cấp đồng thời muốn truy nhập vào băng tần, chúng cần phải thương lượng với để chia sẻ băng tần để tránh xung đột Việc chia sẻ băng tần đòi hỏi phân phối tài nguyên hợp lý cho người dùng thứ cấp tránh gây nhiễu lên người dùng - Di chuyển băng tần (Spectrum mobility): Nếu phát hiện người dùng cần sử dụng băng tần, người dùng thứ cấp phải bỏ băng tần để người dùng sử dụng tìm kiếm băng tần khả dụng khác để truyền tin Để đảm bảo chất lượng truyền tin, trình chuyển giao đòi hỏi phối hợp trình nhận biết băng tần (spectrum sensing) giao thức định tuyến Chi tiết bốn trình sau: 1.2.1 Cảm nhận băng tần Hình 1.8 Quá trình nhận biết băng thông [3] Vô tuyến nhâ ̣n thức thiết kế để thay đổi theo môi trường băng tần xung quanh, nhận biết băng tần chức vô quan trọng Nhận biết băng tần cho phép người dùng thứ cấp khai thác triệt để khoảng trống tần số Nhận biết băng tần sử dụng trường hợp sau: (1) Người dùng thứ cấp tìm kiếm khoảng trống tần số dải tần rộng để truyền tin, (2) Trong trình truyền tin, người dùng thứ cấp liên tục cảm nhận phát hiện người dùng để chuyển giao lại tần số cần [2] Trong hình 1.8, trình nhận biết băng tần đòi hỏi chức sau:  Dò tìm người dùng (primary user detection) : Người dùng thứ cấp liên tục quan sát phân tích môi trường vô tuyến cục Dựa vào thông tin có nhờ quan sát trao đổi thông tin với người dùng thứ cấp lân cận, người dùng thứ cấp xác định có mặt người dùng chính, từ xác định khả dụng tần số dùng  Phối hợp (Cooperation) : Thông tin quan sát người dùng thứ cấp trao đổi với người dùng thứ cấp lân cận, từ nâng cao độ xác trình nhận biết băng thông 10 DANH MỤC TÀ I LIỆU THAM KHẢO [1] C Gaoet al., “Multicast communications in multi-hop cognitive radio networks,”IEEE J Sel Areas Commun., vol 29, no 4, pp 784–793, Apr.2011 [2] I F Akyildizet al., “NeXt generation/dynamic spectrum access/cognitive radio wireless networks: A survey,”Computer Netw., vol 50, no 13, pp 2127–2159, May 2006 [3] I F Akyildiz, W Y Lee, and K Chowdhury, “CRAHNs: Cognitive Radio Ad Hoc Networks,”Ad Hoc Netw., vol 7, no 5, pp 810-836, July 2009 [6] M Cesana, F Cuomo, and E Ekici, “Routing in cognitive radio networks: Challenges and solutions,”Ad Hoc Netw., vol 4, no 9, pp 228–248, July 2010 [5] M Panet al., “Spectrum clouds: A session based spectrum trading system for multi-hop cognitive radio networks,” inProc IEEE INFOCOM, Mar 2012, pp 1557– 1565 [6] Samar Abdelaziz, Mustafa ElNainay, “Metric-based taxonomy of routing protocols for cognitive radio ad hoc networks”, Journal of Network and Computer Applications 40 (2014), pp 151–163 [7] S.-C Lin and K.-C Chen, “Spectrum aware opportunistic routing in cognitive radio networks,” inProc IEEE Global Telecommun Conference, Dec 2010, pp 1–6 [8] T T Leet al., “BAR: Bandwidth-Aware Opportunistic Localized-Routing for Cognitive Radio Networks,” inProc IEEE GLOBECOM Workshops, Dec 2012, pp 937–942 [9] Y Hou, Y Shi, and H Sherali, “Spectrum sharing for multi-hop networking with cognitive radios,”IEEE J Sel Areas Commun., vol 26, no 1, pp 146–155, Jan 2008 11 12 [...]... giao đòi hỏi sự phối hợp giữa quá trình nhận biết băng tần (spectrum sensing) và các giao thức định tuyến Chi tiết về bốn quá trình như sau: 1.2.1 Cảm nhận băng tần Hình 1.8 Quá trình nhận biết băng thông [3] Vô tuyến nhâ ̣n thức được thiết kế để thay đổi theo môi trường băng tần xung quanh, do đó nhận biết băng tần là chức năng vô cùng quan trọng Nhận biết băng tần cho phép người dùng thứ cấp khai... băng không cấp phép thì phải có phương pháp chia sẻ phổ phù hợp giữa các mạng này Hình 1.5 Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động trên băng không cấp phép 7 1.2 Quản lý băng tần trong mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Hình 1.6 Quản lý băng tần trong mạng vô tuyến nhâ ̣n thức [3] Để thích nghi được với sự thay đổi liên tục của môi trường vô tuyến, mạng vô tuyến nhâ ̣n thức cần các quá trình thực thi trên băng. .. trên băng tần mà gọi chung là quản lý băng tần [3] Trong hình 1.6, quản lý băng tần gồm bốn bước cơ bản: Cảm nhận băng tần (spectrum sensing), quyết định băng tần (spectrum decision), chia sẻ băng tần (spectrum sharing) và di chuyển băng tần (spectrum mobility) Các chức năng trên được mô tả trong hình 1.7 8 Hình 1.7 Kiến trúc mạng vô tuyến nhâ ̣n thức [3] - Cảm nhận băng tần (Spectrum sensing): người... hole) không sử dụng trong băng phổ được cấp phép Do đó, các mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức có thể được sử dụng để khai thác các hố phổ này thông qua các công nghệ nhâ ̣n thức 5 Kiến trúc này được miêu tả trong Hình 1.4 trong đó các mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức cùng tồn tại với các mạng chính tại cùng một vị trí và trên cùng một băng phổ Hình 1.4 Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động trên băng cấp phép Có... lệ nào đó trong băng tần Do đó, một người dùng thứ cấp phải phát hiện được băng tần khả dụng, sau đó tìm ra khoảng trống tần số (spectrum holes) Nhận biết băng tần là chức năng cơ bản của mạng vô tuyến nhâ ̣n thức Do đó, nó liên quan mật thiết tới các chức năng khác cũng như các giao thức để cung cấp thông tin về băng tần khả dụng - Quyết định băng tần (Spectrum decision): Khi các băng tần khả... thác triệt để các khoảng trống tần số Nhận biết băng tần được sử dụng trong các trường hợp sau: (1) Người dùng thứ cấp tìm kiếm khoảng trống tần số trong một dải tần rộng để truyền tin, (2) Trong quá trình truyền tin, người dùng thứ cấp liên tục cảm nhận và phát hiện người dùng chính để chuyển giao lại tần số nếu cần [2] Trong hình 1.8, quá trình nhận biết băng tần đòi hỏi các chức năng sau:  Dò... Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức hoạt động trên băng không cấp phép được minh họa trên Hình 1.5 Tất cả thực thể trong mạng có quyền như nhau khi truy nhập tới các băng phổ Nhiều mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức cùng tồn tại trong một vùng giống nhau và truyền thông sử dụng cũng một phần phổ như nhau Các thuật toán chia sẻ phổ nhâ ̣n thức có thể cải thiện hiệu quả sử dụng phổ và hỗ trợ QoS cao 6 Trong kiến... đó, mỗi người dùng thứ cấp cấu hình thông số truyền tin của nó (hình 1.3a) Ngược lại, ở mạng CRNs phân tán, mỗi người dùng thứ cấp phải có khả năng tự quyết định hoạt động của nó dựa trên các thông tin nó có được từ việc cảm nhận băng thông (hình 1.3b) Do các người dùng thứ cấp không thể dự đoán được ảnh hưởng của nó đến mạng nếu chỉ dựa vào thông tin mà nó cảm nhận được, do đó cần có sự phối hợp... tần giữa các mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức khác nhau Bộ phân chia phổ có thể kết nối với từng mạng và có thể phục vụ với tư cách là người quản lí thông tin phổ, nhằm cho phép các mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức cùng tồn tại Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức bao gồm nhiều loại mạng khác nhau: mạng chính, mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức dựa trên cơ sở hạ tầng, và mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức ad hoc Mạng Vô tuyến nhâ ̣n thức... năng cấu hình lại (reconfigurability): Từ việc nhận thức được băng tần ở trên, khả năng cấu hình lại cho phép mạng vô tuyến được tự động thay đổi cấu hình mạng tùy theo môi trường Vô tuyến nhâ ̣n thức có thể truyền và nhận trên nhiều tần số, và có thể dùng nhiều công nghệ truy nhập khác nhau, miễn là được hỗ trợ bởi thiết kế phần cứng của nó Trong mạng vô tuyến nhâ ̣n thức , tồn tại đồng thời Primary