Λειτουργία κατανεμημένου ελέγχου πρόσβασης στο μέσο σε γνωστικά συστήματα ραδιοεπικοινωνιών δυναμικής χρήσης φάσματος

Abstract

The purpose of this thesis is to implement and evaluate the performance of a medium access control protocol for a Dynamic Spectrum Access distributed network. First, Cognitive Radio and Dynamic Spectrum Access Technology are briefly introduced. Then, the Distributed Control Function is appropriately modified and the resulted iDCF forms a robust MAC protocol for the intermittent Spectrum Pooling environment. In order for the modifications to be explicitly defined, they are also presented in an SDL system implementation of iDCF. Next, a mathematic Performance analysis of iDCF is presented, with which its performance is evaluated under the effect of various parameters and which provides the researchers with a useful tool to perform feasibility studies of realistic Dynamic Spectrum Access use cases. Finally, certain studies that boost iDCF performance are presented, such as MAC methods to reduce interference caused to the Primary network and a Dynamic Common Control Channel acquisition method.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη και η μελέτη επίδοσης πρωτοκόλλου ελέγχου πρόσβασης στο μέσο για δίκτυα Δυναμικής Χρήσης Φάσματος κατανεμημένης αρχιτεκτονικής. Μετά από μια σύντομη παρουσίαση του γνωστικού αντικειμένου των Γνωστικών Συστημάτων Ραδιοεπικοινωνιών και της τεχνολογίας Δυναμικής Χρήσης Φάσματος, τροποποιείται η Λειτουργία Κατανεμημένου Ελέγχου (DCF) ώστε η λειτουργία της, σαν πρωτόκολλο υποστρώματος MAC, να καταστεί αποδοτική στο διακοπτόμενο περιβάλλον Δεξαμενής Φάσματος. Η υλοποίηση των τροποποιήσεων πραγματοποιείται τόσο σε προσομοιωτή δικτύου για την επικύρωση της ορθής λειτουργίας του πρωτοκόλλου, όσο και στη γλώσσα SDL προκειμένου αυτές να προδιαγραφούν σαφώς. Στη συνέχεια, αναπτύσσεται αναλυτικό μοντέλο επίδοσης της τροποποιημένης Λειτουργίας Κατανεμημένου Ελέγχου (iDCF), με το οποίο μελετάται η επίδραση συγκεκριμένων παραμέτρων στην επίδοσή της και το οποίο αποτελεί χρήσιμο εργαλείο για τη μελέτη εφικτότητας ρεαλιστικών σεναρίων Δεξαμενής Φάσματος. Τέλος, παρουσιάζονται ορισμένες προτάσεις εμπλουτισμού της λειτουργίας της iDCF, όπως η μείωση παρεμβολής προς το Πρωτεύον δίκτυο με μεθόδους του υποστρώματος MAC και η απόκτηση δυναμικού Κοινού Καναλιού Ελέγχου για το Δευτερεύον δίκτυο.