Uma Solução para Gerenciamento de Dispositivos de Rádio Cognitivo Baseada na MIB IEEE 802.22 Lucas Bondan, Maicon Kist, Rafael Kunst, Cristiano B. Both, Juergen Rochol, Lisandro Z. Granville

Agenda Introdução Sistema de Gerenciamento Avaliação e Resultados Considerações Finais

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Introdução Contexto Dispositivos de Rádio Cognitivo modificam suas configurações dinamicamente Estas configurações envolvem parâmetros, os quais sofrem modificações em seus valores É necessário gerenciar as modificações nos parâmetros, a fim de garantir um bom funcionamento da rede 1 - Devido às variações sofridas no ambiente, uma vez que o RC opera de maneira oportunista, buscando por um canal disponível para transmitir 3 – Essa dinamicidade e variabilidade gera a necessidade de gerenciar estas informações

Introdução Motivação Não existe um sistema de gerenciamento desenvolvido exclusivamente para lidar com a alta variabilidade dos parâmetros de dispositivos de rádio cognitivo Propostas existentes citam a importância de gerenciar tais informações Porém, pouco é proposto para a gerência destas informações 1 – Não se tem conhecimento de um sistema de gerencia...

Sistema de Gerenciamento Introdução Objetivo Propor um sistema de gerenciamento para dispositivos de rádio cognitivo considerando um escopo Local. Baseado nas informações definidas na MIB IEEE 802.22 Gerenciamento e monitoração do processo de sensoriamento espectral Global CPE Local CPE BS CPE CPE BS CPE BS Canal de Operação: 2s entre sensings; Duração do quadro: 10 ms CPE ISP Sistema de Controle Sistema de Gerenciamento

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Sistema de Gerenciamento Arquitetura 1 - Administrador define valores para parâmetros utilizados pelas regras. 2 - As regras são previamente descritas para otimizar características específicas do RC, como vazão e nível de confiança 3 - Baseado nas regras, o sistema realiza a configuração dos dispositivos. 4 - Periodicamente, estes dispositivos são consultados para avaliar o resultado da configuração atual e reavaliar uma possível nova configuração, baseado nas regras

Sistema de Gerenciamento Protótipo Comunicação baseada em Simple Network Management Protocol (SNMP) Implementados objetos da MIB IEEE 802.22 Duas regras para manipulação da janela de sensoriamento: Regra da Vazão Regra do Nível de Confiança Implementados objetos referentes ao sensoriamento

Sistema de Gerenciamento Regras Tupla 𝑣=[ 𝐶 ′ ,𝜍] ∈𝑉, onde 𝐶´=𝑉𝑎𝑧ã𝑜 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑎 𝜍=𝑁í𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑛ç𝑎 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑑𝑜 Regra da Vazão 𝑅𝐶´= 𝑉 𝑘 → ∀𝑖 ≠𝑘, 𝑉 𝐶´,𝑘 > 𝑉 𝐶´,𝑖 ^ 𝑉 𝜍,𝑘 > 𝜍 𝑚𝑖𝑛 Regra do Nível de Confiança 𝑅𝜍= 𝑉 𝑘 → ∀𝑖 ≠𝑘, 𝑉 𝜍,𝑘 > 𝑉 𝜍,𝑖 ς = sigma

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Avaliação Ambiente simulado Parâmetro Valor Janela de sensoriamento Nível de confiança mínimo 67% Ruído AWGN Relação Sinal/Ruído 20dB Duração do quadro 10 −2 s Ajuste da janela de sensoriamento [ 10 −6 : 10 −5 ]s Período de polling [ 10 −1 : 1 ]s Intervalo de Confiança 95% Em vermelho: parâmetros configurados pelo administrador da rede, utilizados pelas regras

Avaliação 1ª Análise: Comportamento dos valores de vazão e nível de confiança Variando o valor da janela de sensoriamento, obteve-se os valores resultantes de nível de confiança e vazão A normalização destes valores (Φ) mostra a tendência da variação dos mesmos **** Phi ***

Avaliação 1ª Análise: Ponto de inflexão Ponto de inflexão indica o tamanho da janela em que se tem o menor relação de diferença entre vazão e nível de confiança ** MEIO TERMO ****

Avaliação 2ª Análise: Regras de configuração em função do ajuste da janela de sensoriamento Vazão obtida utilizando ambas as regras Nível de confiança obtido utilizando ambas as regras

Avaliação 2ª Análise – Vazão: ~16 Mbit/s

Avaliação 2ª Análise – Nível de Confiança: Nível final utilizando Regra do Nível em torno de 95%

Avaliação 3ª Análise: Sobrecarga do tráfego SNMP em função do ajuste da janela de sensoriamento Baseada na capacidade total de transmissão do canal Porcentagem de tráfego acrescida pelas mensagens SNMP

Avaliação 3ª Análise - Nível de confiança converge com menos trocas de pacotes

Avaliação 4ª Análise: Tempo de convergência entre as regras de configuração, considerando o período de polling Tempo de convergência = tempo necessário para o sistema chegar à janela ideal 𝑅 ′ 𝐶 ′ = 𝑅𝐶´ 𝐶´ 𝑅𝐶´ 𝜍 𝑅´𝐶´ 𝑅´𝜍 𝑅 ′ 𝜍= 𝑅𝜍 𝜍 𝑅𝜍´ 𝐶´

Avaliação 4ª Análise: (NÃO FALAR!!!) Ajuste da janela: Regra da Vazão = 900us Regra do Nível = 500us

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Considerações Finais Conclusões O sistema proposto é capaz de maximizar o funcionamento de determinada funcionalidade dos dispositivos Baseado nas regras de configuração Regras descritas comprovaram a maximização na Vazão e no Nível de Confiança É possível obter a melhor relação entre Vazão e Nível de Confiança

Considerações Finais Trabalhos Futuros Analisar mais objetos da MIB IEEE 802.22 Criação de novas regras Extensão para escopo Global Iteração entre gerentes Aplicação de políticas Aumentar o nível de abstração das regras

Obrigado! Dúvidas?