Tasarsız Bilişsel Radyo Ağları İçin Girişim Ve Spektruma Dayalı Özgün Yönlendirme Teknikleri

Abstract

Yüksek hızlı kablosuz ağlara artan rağbet nedeniyle, radyo spektrumu dünya üzerinde en çok kullanılan ve pahalı doğal kaynaklardan biri haline gelmiştir. Lisanslı spektrumu etkin şekilde kullanma ve paylaşmaya olanak sağlaması nedeniyle radyo spektrumundan yararlanma potansiyelini arttıran bilişsel radyo teknolojisi büyük ilgi toplamaktadır. Söz konusu potansiyelden faydalanmak üzere bilişsel radyo ağları tasarlanırken üzerinde önemle durulması gereken en önemli konulardan bir tanesi de yönlendirmedir. Çalışmamızda bilişsel radyo ağlarında kullanılmak üzere önerilen yönlendirme teknikleri hakkında bir bakış açısı sunulmakla beraber asıl olarak girişim ve spektruma dayalı özgün yönlendirme teknikleri önerilmektedir. Öncelikle, spektrum kullanım karakteristikleri ve ağdaki akışların yarattığı girişim göz önüne alınarak yönlendirme ölçütleri tasarlanmıştır. Ayrıca, bilişsel radyo ağları için otonom dağıtık uyarlanır menzil kontrol stratejisi önerilmiştir. Bu önerilere ek olarak dağıtık ve etkin bir kümeleme tabanlı yönlendirme tekniği geliştirilmiştir. Son olarak, bilişsel radyo ağları için otonom dağıtık uyarlanır menzil kontrol stratejisi ve spektrum erişebilirliği ve girişim maliyeti ölçütlerini bir arada kullanan özgün bir yönlendirme tekniği önerilmiştir. Önerilen yeni yönlendirme ölçütlerinin kullanımı nedeniyle önerilen teknik trafiği kullanılabilir spektrumun daha çok ve girişimin daha az olduğu rotalara yönlendirmektedir. NS2 benzetim ortamı kullanılarak gerçekleştirilen testler, önerilen yöntemlerin bilişsel radyo ağlarına uygunluğunu ve ağ başarımını arttırdığını göstermiştir. Ayrıca güncel bilişsel radyo teknolojisini kullanan diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında önerilen tekniklerin hem uçtan uca veri aktarımını arttırdığı hem de uçtan uca gecikmeyi azalttığı ve başarımlarının daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.

Radio spectrum has become one of the most heavily used and expensive natural resource around the world because of the growing demand for high-speed wireless networks. Cognitive radio has received great attention due to tremendous potential to improve the utilization of the radio spectrum by efficiently reusing and sharing the licensed spectrum. To design such mobile cognitive radio networks, routing is one of the key challenging issues to be addressed and requires deep investigation. This study gives some insights about the potential routing approaches that can be employed, and suggests novel interference and spectrum aware routing techniques for cognitive radio networks. First, the spectrum usage characteristics, and the interference created by existing flows in the network both from the primary and secondary users are taken into account to define routing metrics. Next, an autonomous distributed adaptive transmission range control scheme for cognitive radio networks is proposed. A distributed and efficient cluster based routing technique, which benefits from new metrics, is also introduced. The last proposed routing algorithm incorporates novel metrics and autonomous distributed adaptive transmission range control mechanism to provide self adaptivity. As a consequence, the proposed protocol routes traffic across paths with better spectrum availability and reduced interference via these new routing metrics. Extensive experimental evaluations are performed in the ns2 simulator to show that proposed protocols provide better adaptability to the environment and maximize throughput, minimize end-to-end delay in a number of realistic scenarios and outperforms recently proposed routing protocols developed for cognitive radio networks.