Universidade Federal do Rio de Janeiro Engenharia de Computação e Informação Redes de Computadores II – Professores Luis Henrique e Otto Pedro Smith Coutinho.

Apresentação em tema: "Universidade Federal do Rio de Janeiro Engenharia de Computação e Informação Redes de Computadores II – Professores Luis Henrique e Otto Pedro Smith Coutinho."— Transcrição da apresentação:

1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Engenharia de Computação e Informação Redes de Computadores II – Professores Luis Henrique e Otto Pedro Smith Coutinho

2  Motivação  Definição  Proposta  Compartilhamento Dinâmico do Espectro  OFDM  Vetor de Alocação  Desafios  Conclusão  Perguntas  Referências

3  Licenciamento do Espectro Eletromagnético  Escassez

4  Uso do Espectro  Ineficiente

5  Rádio Definido por Software (SDR – Software Defined Radio)  Adaptável ao meio  Rádio Cognitivo Completo  Joseph Mitola (DARPA)  Capacidades Cognitivas ▪ Sensoriamento, localização geográfica, inteligência artificial  Linguagem para troca de informações

6  Rádio Cognitivo de Sensoriamento de Espectro  Informações ▪ Uso do espectro de radiofrequência  Compartilhamento do Espectro ▪ Seleção Dinâmica de Frequência ▪ Controle de Potência de Transmissão

7  Mesma faixa de frequências  Sistema Licenciado  Usuários Primários  Sem alterações ▪ Custo ▪ Aceitação  Sistema Não Licenciado  Usuários Secundários  Acesso oportunístico ▪ Sub-bandas não utilizadas

8  Spectrum Pooling  Sensoriamento Colaborativo  Aproximadamente 99.9% de confiabilidade  Detecção periódica  Pressuspostos  Silêncio durante detecção  Sem linha de visada (line of sight)  Camada Física x Camada MAC  Microssegundos x milissegundos  Boosting Protocol

9  Multiplexação por Divisão de Frequências Ortogonais (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

10  Ortogonalidade

11  Amplamente utilizada  IEEE 802.11a, g, n, HIPERLAN/2  Características  Modulação em subportadoras ▪ Transmissão em paralelo ▪ Grande número ▪ Baixa taxa  Vantagens  Menor interferência intersímbolo  Apropriada para compartilhamento de espectro ▪ Sub-bandas licenciadas ▪ No. inteiro de subportadoras OFDM

12  Utilização das frequências  Binário  OR (“ou”) lógico  Basta um usuário licenciado em uma sub-banda

13  Modelagem estatística dos usuários  Surgimento  Tráfego  Handoff  Teoria semelhante  Interpool Handoff  Histerese  Qualidade de Serviço (QoS)  Escalonamento de Recursos  Particularidades ▪ Fortes flutuações

14  Rádios Cognitivos  Tecnologia Promissora ▪ Novos serviços ▪ Mais eficiência ▪ Maiores taxas ▪ Menor interferência  Necessidade ▪ Escassez do Espectro  Futuro  Rádio Cognitivo Completo  Implementação factível

15

16  1 – Qual a principal motivação para a pesquisa a curto prazo na área de Rádios Cognitivos?  A escassez do espectro eletromagnético, devido ao licenciamento de faixas de frequências a serviços que nem sempre fazem uso eficiente dessas frequências.

17  2 – Por que o espectro eletromagnético do ar é ineficientemente utilizado?  Porque faixas de frequência são alocadas de maneira fixa pelos órgãos competentes a serviços que nem sempre são largamente utilizados. Essas faixas podem ser sub-utilizadas tanto no espaço (pequenas áreas) como no tempo (curtos períodos) e poderiam ser cedidas temporariamente a outros serviços.

18  3 – Qual a principal funcionalidade a ser implementada a curto prazo na área de Rádios Cognitivos?  Compartilhamento Dinâmico do Espectro, que permitirá a reutilização de faixas de radiofrequência licenciadas sem alteração dos dispositivos do sistema licenciado.

19  4 – Por que deseja-se, no Compartilhamento do Espectro, que os dispositivos primários não necessitem sofrer alterações?  Porque a necessidade de alteração de dispositivos já em uso distribuídos no mercado teria diversas implicações negativas, como elevados custos e baixas taxas de aprovação pelos usuários.

20  5 – Qual a técnica modulação que apresenta vantagens e facilidades ao Compartilhamento do Espectro? Por quê?  OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), por usar diversas sub-portadoras para modulação permite que essas sejam escolhidas de acordo com a utilização atual do sistema licenciado compartilhado, facilitando a flexibilidade do sistema secundário.

21  [1] J. Mitola III e G.Q. Maguire Jr., Cognitive Radio: Making Software Radios More Personal, IEEE Personal Communications, vol. 6, no. 4, Ago. 1999, pp. 13-18.  [2] Weiss, T.A. e Jondral, F.K.,Karlsruhe Univ., Alemanha; Spectrum pooling: an innovative strategy for the enhancement of spectrum efficiency, IEEE Communications Magazine, vol 42, no.4, Mar 2004, pp. 8-14.  [3] Cabric, D.; Mishra, S.M.; Brodersen, R.W., "Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios," Signals, Systems and Computers, 2004. Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference on, vol.1, pp. 772-776 Vol.1, 7-10 Nov. 2004.  [4] Hillenbrand, J.; Weiss, T.A.; Jondral, F.K., "Calculation of detection and false alarm probabilities in spectrum pooling systems," Communications Letters, IEEE, vol.9, no.4, pp. 349- 351, Abril 2005.  [5] J. Mitola III, Cognitive Radio: An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio, Tese de PhD, Royal Institute of Technology (KTH), Suécia, 8 de Maio, 2000 [Tese de PhD do pai do Rádio Cognitivo].  [6] J. Mitola III, Cognitive Radio for Flexible Mobile Multimedia Communications, in Proc. 6th IEEE International Workshop on Mobile Multimedia Communications (MOMUC’99), San Diego, CA, 15- 17 Nov. 1999, pp. 3-10.  [7] Akyildiz, I. F., Lee, W., Vuran, M. C. e Mohanty, S. 2006. NeXt generation/dynamic spectrum access/cognitive radio wireless networks: a survey. Comput. Netw. 50, 13 (Set. 2006), 2127-2159.  [8] Chen, K., Peng, Y., Prasad, N., Liang, Y., e Sun, S. 2008. Cognitive radio network architecture: part I -- general structure. In Proceedings of the 2nd international Conference on Ubiquitous information Management and Communication (Suwon, Coréia, 31 de Janeiro - 01 de Fevereiro, 2008). ICUIMC '08. ACM, Nova York, NY, 114-119.  [9] Chen, K., Peng, Y., Prasad, N., Liang, Y., e Sun, S. 2008. Cognitive radio network architecture: part II -- trusted network layer structure. In Proceedings of the 2nd international Conference on Ubiquitous information Management and Communication (Suwon, Coréia, 31 de Janeiro - 01 de Fevereiro, 2008). ICUIMC '08. ACM, Nova York, NY, 120-124.  [10] Chakravarthy, V.D.; Shaw, A.K.; Temple, M.A.; Stephens, J.P., "Cognitive radio - an adaptive waveform with spectral sharing capability," Wireless Communications and Networking Conference, 2005 IEEE, vol.2, pp. 724-729 Vol. 2, 13-17 Mar. 2005.  [11] T. Weiss, J. Hillenbrand, F. Jondral. "Efficient Signaling of Spectral Resources in Spectrum Pooling Systems", Proc. of the 10th Symp. Tech and Vehic. Tech., Eindhoven, Holanda, Novembro de 2003.  [12] T. Weiss, J. Hillenbrand, F. Jondral, “A Diversity Approach for the Detection of Idle Spectral Resources in Spectrum Pooling Systems,” Proc. of the 48th Int. Scientific Colloquium, Ilmenau, Alemanha, Setembro de 2003.  T. Weiss, J. Hillenbrand, and F. Jondral, “A Diversity Approach for the De- tection of Idle Spectral Resources in Spectrum Pooling Systems,” Proc. of the 48th Int. Scientific Colloquium, Ilmenau, Germany, September 2003  [13] IEEE Spectrum - The End of Spectrum Scarcity  http://www.spectrum.ieee.org/mar04/3811  Acessado pela última vez em 12/10/2008.  [14] IEEE SCC41 Committee Cognitive Radio Information Center  http://www.scc41.org/crinfo  Acessado pela última vez em 12/10/2008.  [15] Description of Software Defined Radio from the GNU/Radio developer  http://gnuradio.org/trac/wiki?SoftwareRadio  Acessado pela última vez em 12/10/2008.  [16] IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee  802.22 WG on WRANs (Wireless Regional Area Networks)  http://ieee802.org/22/  Acessado pela última vez em 12/10/2008.  [17] IEEE 802.15 WPAN™ Task Group 2 (TG2)  http://ieee802.org/15/pub/TG2.html  Acessado pela última vez em 12/10/2008.  [18] Wikipedia – Statistics  http://en.wikipedia.org/wiki/Statistics  Acessado pela última vez em 13/10/2008.