Ad-hoc Ağlarda Adalet Ve Koruma Tabanlı Kavramsal Radyo Mac Protokolü (profoc)

Abstract

Bu tezde, AD-HOC ağlarda kullanılabilecek CSMA/CA tabanlı bir kavramsal radyo MAC protokolü öneriyoruz. Önerilen protokol etkili bir şekilde spektrum boşluklarını doldururken lisanslı kullanıcıları da sağlam bir şekilde koruyabilmektedir. Başarımı arttırırken lisanslı kullanıcıları koruma işlemi, önerdiğimiz üç yöntem ile sağlanmaktadır. Bunlar: ikincillerin paket boyutunu sınırlandırmak, ikincillerin çekişme penceresinin boyutunu arttırmak ve son olarak da, her iletişimin ardından ikincil kullanıcıların lisanslı kullanıcılara bir süre yol vermeleridir. Bu üç yöntem lisanslı kullanıcıların hissedeceği rahatsızlığı gözardı edilebilecek seviyeye düşürmeyi garantilerken, ikincillerin boş durumdaki frekans kanallarını kullanabilmelerini sağlamaktadır. Bu yöntemlerin yanında, ikincil kullanıcılar dinamik kanal durum tabloları tutmaktadırlar. Böylece spektrumu sezmeye gerek kalmadan uygun kanala geçiş sağlanabilir. Buradaki en önemli nokta, ikincil kullanıcıların her çakışmadan sonra kanalı hemen değiştirmemesi ve belli bir limite kadar bulunduğu kanalda yer alan diğer kullanıcılar gibi davranmasıdır. Sürekli spektrum tarama işlemi göz önüne alındığında, geliştirilen protokol, hem kanal değiştirme sayısını azaltmakta hem de iletişim başlıklarının boyutunu küçültmektedir. Protokolün performansını daha iyi inceleyebilmek için ayrık zamanda çalışan kavramsal radyo simülatörü hazırlanmıştır. Önerilen protokol farklı senaryolar altında incelendiğinde, lisanslı kullanıcıların korunduğu, toplam başarımın arttırılmasının yanı sıra erişim gecikmesinin de azaltıldığı görülmektedir.

We propose a CSMA/CA-based MAC protocol for cognitive radio ad hoc networks to make efficient use of spectrum holes, while protecting primary users (PUs). The protocol enables secondary users (SUs) to utilize the unused licensed spectrum channels with a tolerable harm in QoS of PUs. To limit interference with primary communication and to improve throughput, this protocol uses the following three protection schemes: limiting packet size of SUs below a tolerable limit, assigning larger congestion window size to SUs that compete for channel resources with PUs, and requiring SUs to wait before attempting to access the channel. These three protection schemas guarantee PUs to handle the channel below a predetermined toleration limit. Each SU maintains a dynamic channel state table to select a proper channel without sensing its current availability. The main point is that SUs do not change its data channel after each collision and behave as an existing user until a limit value. This method minimizes both spectrum handovers and communication overhead associated with continual spectrum sensing. To evaluate protocol performance, we have developed a discrete event simulator. Results from different scenarios show that our protocol increases throughput and decreases access delay of secondary users, while protecting PUs.