基于频谱异构和用户移动的频谱共享算法研究

频谱共享允许多个认知节点以机会主义方式使用空闲频谱资源,而绝大多数的频谱共享研究没有考虑传输距离、错误率等方面的频谱异构特性。针对集中控制认知无线网络,提出一种基于频谱异构和用户移动的频谱共享算法。网络中不同类型的频谱信道具有不同的覆盖范围,认知用户可以静止或移动。认知用户的信道分配综合考虑了信道可使用时间、用户地理位置、接入公平性等因素,并在此基础上建立了一个信道分配效用函数,最终目的是最大化系统总效用。仿真结果表明,提出的频谱共享算法能够大大减少系统中的信道切换次数,同时系统其他方面的性能也能够得到保证。     

基于信道预测的认知无线电混合频谱切换算法

针对认知无线电网络,提出了一种将被动式频谱切换与主动式频谱切换相结合的混合频谱切换算法。该算法基于主用户信道的连续时间马尔可夫链模型,预测出信道的未来状态信息,根据该预测结果周期性地对正在通信的认知用户执行主动式频谱切换。该算法对于由于碰撞而退出信道的认知用户执行被动式频谱切换。仿真结果表明,相对于被动频谱切换算法,混合频谱切换算法在保持认知用户阻塞概率和中断概率不变的前提下可显著减少认知用户和主用户间的碰撞次数,能够提高认知无线电网络的频谱利用率。     

基于虚拟信道多路径融合认知无线网络路由算法

针对认知无线网络中频谱的动态性、时变性、多样性以及节点移动性, 提出了一种基于虚拟信道的多路径融合认知无线网络路由算法. 在路由建立过程中, 为解决源节点与目的节点信道同步问题, 源节点在公共控制信道上广播添加虚拟信道的路由请求, 在当前所处信道为虚拟信道的节点中转发. 目的节点对多条路径通过信道切换进行融合, 以规避主用户的活动区域, 减少路径跳数, 提高链路的稳定性. 在路由维护阶段, 通过卡尔曼滤波对节点移动速度进行预测, 在链路断裂之前启动路由修复. 最后通过NS2中CRCN Simulator仿真结果表明, 该算法在链路通信的稳定性、分组投递率、吞吐量、端到端时延等方面有明显的改善, 提高了网络的整体性能.     

联合考虑信道空闲和切换概率的频谱切换

为了减少频谱感知时间所导致的切换时延,以提高认知用户频谱切换性能,提出了一种基于联合考虑信道空闲和切换概率的认知网络频谱切换方法。在进行信道感知排序时,不仅考虑切换发生时的信道空闲概率,还考虑使用该信道时不再发生切换的概率。通过仿真实验测试了该方法的性能。结果表明,相对于其它频谱切换方法,该方法可大幅度减少切换次数,为用户提供更加可靠的服务。     

基于分级的频谱切换技术研究

为解决认知无线电网络中频谱切换机制问题,以提高连接保持概率和频谱利用率,降低频谱切换延迟,综合考虑了频谱质量和次用户的业务差异性,将可用频谱资源进行分类并建立起两种使用模型;结合主用户出现概率、信道选择机制和冲突避免算法等因素,提出了一个完整的基于分级的频谱切换机制。仿真结果表明,该机制使得用户在切换时能够快速且无冲突地找到目标信道,有效地保证了主用户和次用户的服务质量。     

认知无线电频谱切换的高效信道选择机制

针对认知无线电系统中,频谱切换效率低这个难点,采用分组匹配的思想,基于业务类型对用户进行分组,将用户分组与一种全面可靠的信道评估机制匹配。这种先分组后分配信道的切换算法能有效提高多个用户的复杂场景中频谱切换的效率。仿真结果表明,该算法能够减少认知用户拥塞概率、频谱切换次数以及切换延迟,提高频谱切换效率,有效保证系统服务质量。     

基于频谱池的认知无线电频谱切换分析

为了解决认知无线网络中认知用户频繁切换的问题,最大程度上降低认知用户的切换次数,在已建频谱池的基础上,提出了频谱空穴空闲时间由长到短的排队时间模型,并对该模型下的频谱切换概率问题进行对比研究.推导了一次认知业务请求服务时间内发生频谱切换的概率公式,研究了授权用户到达率与认知用户到达率对频谱切换概率的影响,给出了频谱切换的概率仿真,仿真证明该模型比随机信道选择的效果更优越.     

认知无线Mesh网络中基于概率的贪婪频谱决策技术研究

认知无线电网络传统的频谱决策方法中次用户根据不同的判据选择信道,会引起信道竞争和拥塞。针对认知无线Mesh网络中基于概率的频谱决策方法,提出一种贪婪信道选择算法,当发生频谱切换时,其结合改进的抢占优先(相似文献   

基于稳定性的认知Ad Hoc网络路由协议

针对认知无线电Ad Hoc网络中各个节点可用频谱的多样性、时变性和差异性的问题,传统路由协议不能适用于认知无线电Ad Hoe网络,提出了一种基于稳定性的路由协议.该协议综合考虑认知无线电Ad Hoc网络特性,通过计算每个节点的稳定性并引入分集传输,进行传输模式选择和信道选择,利用包括路径稳定性、路径跳数、路径信道切换次数的路由尺度进行路径选择.仿真分析表明,该协议能减少路径信道切换次数,提高路径稳定性和路径建立成功概率.     

基于动态跳频的频谱接入*

在认知网络中,为了克服频谱接入方案中系统吞吐量普遍偏低的缺点,运用动态跳频技术,提出一种可以使次用户顺利切换到其他信道同时增加系统吞吐量的频谱接入新方案,并利用部分可观察马尔可夫决策过程描述这一问题;最后进行了数值验证。     

认知无线电网络路由协议综述

认知无线电网络中的节点具有动态频谱接入的特点,进而产生可用频谱的不规则性,这与传统无线多跳网络有很大不同,从而导致了认知无线电网络路由面临新的挑战.在介绍认知无线电网络路由的特点之后,对路由协议进行了初步分类.然后着重分析了目前认知无线电网络较为重要的路由协议的主要机制,详细比较了路由协议的主要类别和特点,最后总结了好的认知无线电网络路由协议的特点,并对未来发展趋势进行了初步展望.     

Probabilistic quality-aware routing in cognitive radio networks under dynamically varying spectrum opportunities

In this paper, we introduce a probabilistic routing metric that considers the peculiar characteristics of the operating environment of cognitive radio networks (CRNs). This metric captures the dynamic changes in channel availabilities due to the randomness of primary user’s activity and the rich channel diversity due to the fact that a CRN is expected to operate over highly separated frequency channels with different propagation characteristics. Our metric, Probability of Success (PoS), statistically quantifies the chances of a successful cognitive radio (CR) packet transmission over a given channel. Based on the PoS metric, we propose a joint probabilistic routing and channel assignment protocol for multi-hop CRNs that attempts at selecting the path with the maximum probability of success among all possible paths for a given CR source-destination pair. Selecting such a path results in minimizing the number of disruptions to CR packet transmissions, which consequently improves network throughput. Simulation results verify the significant throughput improvement achieved by our protocol compared to reference CRN routing protocols.     

基于认知无线电技术的动态频谱分配方案研究

随着物联网的发展,人们能够更加方便快捷地利用智能终端,随时随地接入到无线网络中进行业务数据传输.然而,激增的移动用户数量和业务的带宽需求,使得无线频谱资源日益稀缺,现有固定式频谱分配方案面临巨大挑战.面向物联网发展,如何满足用户的高移动性和呈爆炸式增长的业务传输需求成为物联网研究的重点.认知无线电技术,一方面允许用户终端自适应感知所处环境的频谱资源空闲信息,为用户营造一个无缝的接入环境,保证用户的高移动性;另一方面通过动态频谱分配有效地解决了频谱资源稀缺和现有授权频谱资源利用率低的问题,为用户的海量数据传输提供保证.作者基于认知无线电技术,提出了一个用户终端和网络端共同参与决策的两级动态频谱分配框架结构,并提出了两级动态频谱分配方案.该方案设计包含:空闲频谱资源排序选择算法和集中式的联合优化匹配算法.通过用户终端和网络端的协同工作,文中所提出的两级动态频谱分配方案能够有效满足用户的高移动性和业务传输服务质量需求,实现空闲频谱资源利用率和频谱间切换概率的联合优化,为移动用户的海量数据传输提供保证.仿真实验结果表明,与传统图匹配方法相比较,该方案能够平均提高全网服务质量有效吞吐量70%,平均降低频谱间切换概率56%.     

Intelligent multicast routing for multimedia over cognitive radio networks: a probabilistic approach

Cognitive radio (CR) technology has been demonstrated as one of the key technologies that can provide the needed spectrum bands for supporting the emerging spectrum-hungry multimedia applications and services in next-generation wireless networks. Multicast routing technique plays a significant role in most of wireless networks that require multimedia data dissemination to a group of destinations through single-hop or multi-hop communication. Performing multimedia multicasting over CR networks can significantly improve the quality of multimedia transmissions by effectively exploiting the available spectrum, reducing network traffic and minimizing communication cost. An important challenge in this domain is how to perform a multi-cast transmissions over multiple hops in a dynamically varying CR environment while maintaining high-quality received video streaming to all multi-case CR receivers without affecting the performance of legacy primary radio networks (PRNs). In this paper, we investigate the problem of multicast multimedia streaming in multi-hop CR networks (CRNs). Specifically, we propose an intelligent multicast routing protocol for multi-hop ad hoc CRNs that can effectively support multimedia streaming. The proposed protocol consists of path selection and channel assignment phases for the different multi-cast receivers. It is based on the shortest path tree (SPT) that implements the expected transmission count metric (ETX). The channel selection is based on the ETX, which is a function of the probability of success (POS) over the different channels that depends on the channel-quality and availability. Simulation results verify the significant improvement achieved by the proposed protocol compared to other existing multicast routing protocols under different network conditions.

     

动态频谱访问无线网络的研究展望

动态频谱访问技术能有效解决无线通信中频谱稀缺与频谱利用率低的问题。该文介绍了频谱开放的趋势以及认知无线电、超宽带等相关无线电技术,描述了动态频谱访问网络的体系结构,从频谱侦听、频谱分析、频谱共享、频谱切换等方面探讨了动态频谱访问网络的资源管理,介绍了其路由、传输层、QoS协议设计,给出了研究方向。     

基于严格位势博弈的动态预留信道选择

由于认知无线电网络中可用频谱存在时变特性,以往频谱切换中静态式的信道预留方式显然不能满足实际要求。为解决这一问题,在讨论认知无线电交互模型与博弈论的基础上,提出了基于严格位势博弈的动态预留信道选择方法,该方法将认知网络作为一种干扰减小网络,利用博弈交互原理实现动态参数的调整。在802.11h平台下给出了性能仿真分析。结果表明,该方法能够在增加少量网络总干扰的情况下实现动态预留信道选择,并且所预留的信道不受环境影响,从而适用于所有网络覆盖范围。     

基于Markov的频谱切换研究

为了进一步提高认知无线电网络中认知用户的切换性能,有效降低认知用户切换中的阻塞率和强制中断率,提出了频谱池与预留信道相结合的解决方案,并且借助马尔科夫链和排队理论对认知切换系统关键指标进行分析.仿真结果显示,该方案能够有效保障和提高认知用户的服务质量.