Bilişsel Radyo Ağlarda Öncelik Tabanlı, Kooperatif Spektrum Paylaşımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, bilişsel radyo ağlarda, spektrum olanaklarını, herhangi bir lisans veya ödeme yapmayan ikincil kullanıcılar arasında dağıtan spektrum paylaşım mekanizmaları incelenmiş, özgün bir spektrum paylaşım mekanizması önerilmiş ve test edilmiştir. Önerilen yöntem, ikincil kullanıcıların bireysel spektrum kararları, öncelik değerleri ve mesajlaşma mekanizmasına dayanan, dağıtık bir spektrum paylaşım yöntemdir. Önerilen sistemdeki ağ modelinde, ikincil kullanıcılar arasındaki mesajlaşma ortak kontrol kanalı aracılığı ile gerçekleştirilmektedir. Mesajlaşma mekanizması kullanıcılar arasındaki iş birliğini, öncelik değerlerinin çevrel olarak ilerletilmesi ise kullanıcılar arasındaki adaleti sağlamaktadır. Bunun yanında, mesajlaşma topolojisi yardımıyla ortak kontrol kanalındaki mesajlaşma eksiklikleri modellenmektedir. Ağ modeli ve önerilen spektrum paylaşım yöntemi MATLAB Simulink ortamında simule edilmiş Trafik İsteği Karşılanma Oranı, Kanal Kaplama Oranı ve kullanıcılar arası Adalet metrikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, kural tabanlı çalışan, bencil ve rasgele spektrum paylaşım stratejileri ile karşılaştırılmıştır. Performans metrikleri çeşitli ortamlarda incelenmiş ve önerilen sistemin performansının pek çok ortamda, koparılan mesajlaşma bağlantılarının belirli seviyenin üstüne çıkmadığı durumlarda, diğer yöntemlerden daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.

In this thesis, spectrum sharing mechanisms are explored which distribute spectrum opportunities among secondary users do not have any license or payment right on the spectrum, a novel spectrum sharing mechanism is proposed and tested. Proposed scheme is a distributed spectrum sharing mechanism that is based on individual spectrum decisions, priority and messaging mechanism between cognitive radio users. Messaging among secondary users in the system model of the proposed study is achieved via common control channel. Messaging framework achieves cooperation and priority chaining ensures fairness among these users. In addition, a messaging topology is modeled that represents the deficiencies in the common control channel. The network model and proposed spectrum sharing system is simulated via MATLAB Simulink environment and Traffic Request Satisfaction Rate, Channel Occupancy Rate and Fairness among cognitive radio users metrics are extracted. The obtained results are compared with other techniques employing rule based channel selection strategies as selfish and random channel selection. Performance results are studied in variety of environments and it is observed that the proposed system performance outperforms other schemes at many cases especially when the number of broken messaging links is remained at a certain level.