Christian Doerr, Douglas C. Sicker,and Dirk Grunwald

Urlan Salgado de Barrosurlan@inf.ufpr.br

Universidade Federal do Paraná11 de Novembro de 2009

Dynamic Control Channel Assignment in Cognitive Radio Networks using Swarm

Intelligence

GLOBECOM2008

SumárioSumário

Introdução Motivação Trabalhos relacionados Gerenciamento dos canais de controle Atribuição do canal de controle global Considerações finais

Joseph Mitola (1999) Rádio capaz de se auto-organizar Funções do rádio cognitivo

Sensoriamento, gerenciamento, mobilidade e compartilhamento do espectro

Artigo publicado em dezembro de 2002 pela FCC (Federal Communications Commission) Baixo uso de frequências licenciadas Mark Lewyn: “A televisão é um deserto de

desperdício de espectro”3/16

Rádio CognitivoRádio Cognitivo

Artigos propõem soluções para o rádio cognitivo

Consideram canal de controle comum, conhecido e global

Estratégias para se encontrar o canal comum Definir um canal fixo e dedicado gargalo Selecionar um canal dinamicamente

overhead

4/16

IntroduçãoIntrodução

Propôr uma solução que Selecione o canal de controle

dinamicamente Consuma menos recursos Remova o overhead gerado Elimine problemas de compatibilidade e

interoperabilidade Swarm intelligence

5/16

MotivaçãoMotivação

Poucas abordagens para gerenciamento dinâmico de canais de controle

Algumas abordagens usam esquemas TDMA HD-MAC

Comunicação segue uma estrutura de super-frame

Período de broadcast de beacon, janela de coordenação e período de transmissão de dados

Problemas Sincronização de tempo, overhead de

comunicação Abordagem de Krishnamurthy et al.

Necessidade de GPS ambiente outdoor

6/16

Trabalhos relacionadosTrabalhos relacionados

Nova abordagem Gerência do canal de controle dinâmica Não possui os problemas

Overhead Sincronização de tempo Compatibilidade do protocolo

Descrição de dois cenários Homogeneidade do espectro Heterogeneidade do espectro

7/16

Gerenciamento dos canais de Gerenciamento dos canais de controlecontrole

Homogeneidade do espectro Canal de controle global Único canal de controle

na rede Heterogeneidade do

espectro Não existe um único

canal de controle disponível para todos os nós ao mesmo tempo

Ocorre em grandes áreas

8/16

Gerenciamento dos canais de Gerenciamento dos canais de controlecontroleCenáriosCenários

9/16

Gerenciamento dos canais de Gerenciamento dos canais de controlecontroleCoordenando redes cognitivas Coordenando redes cognitivas Swarm intelligence Swarm intelligence O que é Swarm Intelligence?

Comportamento de sistemas auto-organizáveis e descentralizados

Exemplos: colônias de formigas e bactérias, sistema imunológico (endócrino, dendríticas), exame de abelhas, entre outros

Coordenar redes de rádio cognitivo empregando Swarm Intelligence

Escola de peixes

10/16

Gerenciamento dos canais de Gerenciamento dos canais de controlecontroleFundamento biológicoFundamento biológico Cada indivíduo segue

três regras simples Coesão (a) Evitar obstáculos (b) Alinhamento (c)

Informações relevantes são propagadas para os vizinhos próximos

11/16

Atribuição do canal de controle Atribuição do canal de controle globalglobalDeclaração do problemaDeclaração do problema Investigam a performance de adaptação do

algoritmo Formalizam o problema de atribuição do

canal de controle comum Formalização GLPK (Gnu Linear

Programming Kit)

12/16

Atribuição do canal de controle Atribuição do canal de controle globalglobalAvaliaçãoAvaliação Software

|N| nós e |N / 2| exigências de controle de fluxo

Cada experimento replicado 1000 vezes

Hardware 3 e 4 laptops conectados Chipset Atheros + Driver

MadWifi Experimentos replicados

25 vezes

13/16

Atribuição do canal de controle Atribuição do canal de controle globalglobalAvaliação da performance e comparaçãoAvaliação da performance e comparação 10 – 15 iterações

80% dos fluxos de controle teóricos

10 – 50 iterações próximo a perfeição

Escalabilidade é apenas uma questão

Algoritmo atinge bons níveis de performance em poucos passos

14/16

Atribuição do canal de controle Atribuição do canal de controle globalglobalSumárioSumário Algoritmos baseados em Swarm

Intelligence para escolha do canal de controle Operam somente na informação local Operam seguindo regras simples Excelente performance do algoritmo

15/16

Considerações FinaisConsiderações FinaisAutoresAutores Solução para atribuição do canal de

controle comum Swarm Intelligence gerenciar a

atribuição dos canais de controle dinamicamente

Algoritmo realiza a coordenação da rede Sem necessidade de troca de mensagens Reduzindo o overhead Sem necessidade de sincronização

16/16

Considerações FinaisConsiderações FinaisUrlanUrlan Artigo exalta o problema do canal de

controle comum Explica as regras seguidas por cada

indivíduo Resultados animadores Avaliar outras métricas

Taxa de entrega, influência do overhead gerado na rede, etc.

Existe a necessidade de base Antigos artigos do autor Swarm Intelligence Rádio Cognitivo