` Introdução à Redes Sem Fio Inteligentes Minicurso Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Cristiano Both, Rafael Kunst, Lucas Bondan, Maicon Kist, Leonardo Faganello, Lisandro Granville, Juergen Rochol
① Evolução das pesquisas em Rádio Cognitivo ② Conferências Relevantes ③ Hot Topics em Rádio Cognitivo ④ Alguns exemplos de projetos com SDR/Rádios Cognitivos ⑤ Pesquisas no nosso Grupo ⑥ Considerações Finais 2 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
Quatro principais funções cognitivas: Sensoriamento Decisão Mobilidade Compartilhamento Software Defined Radio (SDR) SDR é um habilitador para rádio cognitivo Rádio Cognitivo é um conceito que pode ser utilizado em qualquer tecnologia sem fio Rádio Cognitivo é um tema interdisciplinar 3 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
4 JournalH-indexSiglaPeríodo IEEE Transactions on Wireless Communications 33TWC2002/2011 Communications of the ACM33CACM1999/2011 IEEE Communications Magazine31COMMAG1999/2011 IEEE Computer Networks22COMNET1999/2011 IEEE Signal Processing Magazine21SIGPROC1999/2011 IEEE Personal Communications/IEEE Wireless Communications 9PERCOM/W COM 1999/2011
5 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
6
7
8
9 INFOCOM - SIGCOMM - WCNC - MobiCom - ICC - Globecom -
10 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 INFOCOM 7 Sessões Técnicas sobre Rádio Cognitivo 28 artigos diretamente relacionados com RC Principais tópicos: 1) Spectrum Sensing 4) Spectrum Energy 2) Spetrum Decision 5) Spetrum Pricing 3) RC Cooperativo6) Coexistência de Redes
11 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 A Survey on Machine- Learning Techniques in Cognitive Radios (Bkssiny, et al. )
12 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 A Survey on Machine- Learning Techniques in Cognitive Radios (Bkssiny, et al. )
① Evolução das pesquisas em Rádio Cognitivo ② Conferências Relevantes ③ Hot Topics em Rádio Cognitivo ④ Alguns exemplos de projetos com SDR/Rádios Cognitivos ⑤ Pesquisas no nosso Grupo ⑥ Considerações Finais 13 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
14 AINDA EXISTEM POUQUÍSSIMAS APLICAÇÕES WANG, J.; GHOSH, M.; CHALLAPALI, K. Emerging Cognitive Radio Applications: a survey. IEEE Communications Magazine, 2011, sugeriram: Smart Grid Segurança pública Redes celulares Aplicações médicas Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
15 Objetivo: Permitir operadoras de celular lidar com mais de um padrão de telecomunicação em uma única torre GSM, CDMA, etc Substituição de estações rádio base em cidades pequena Mercado de estações de rádio movimenta ~ $ 45 bilhões 55 funcionários Forbes: Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
16 Vanu Bose fez doutorado no MIT Tese: Design and Implementation of a Software Radio Using a General Purpose Processor Download: Principal produto da empresa é o Anywave Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
17 Projeto da Microsoft Research Utiliza o Sora Projeto dividido em duas versões: Versão 1: Objetivo é criar redes de comunicação nos canais não ocupados do espectro Versão 2: Desenvolvimento de uma estação base que não faz uso de um canal de controle dedicado Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
18 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Reduces hidden terminal, fragmentation [LANMAN’07] Coordinate spectrum availability [DySpan’07] Maximize Spectrum Utilization [MobiHoc’07]
19 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Qual banda do espectro dois rádios cognitivos devem usar? 1.Largura do canal? 2.Frequência? 3.Duração? Reduces hidden terminal, fragmentation [LANMAN’07] Coordinate spectrum availability [DySpan’07] Maximize Spectrum Utilization [MobiHoc’07]
20 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Qual banda do espectro dois rádios cognitivos devem usar? 1.Largura do canal ? 2.Frequencia ? 3.Duração ? B-SMART: distributed spectrum allocation over white spaces Tenta prever a melhor largura de banda e frequência para realizar uma futura comunicação
21 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Qual banda do espectro dois rádios cognitivos devem usar? 1.Largura do canal ? 2.Frequencia ? 3.Duração ? B-SMART: distributed spectrum allocation over white spaces Tenta prever a melhor largura de banda e frequência para realizar uma comunicação futura.
22 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Net Stack TV/MIC detection FFT Connection Manager Atheros Device Driver PC UHF RX Daughterboard FPGA UHF Translator Wi-Fi Card Whitespace Radios Scanner (SDR) Temporal Analysis (SIFT)
23 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 WhiteSpaceFinder Visualizador dos canais de TV disponíveis nos EUA SHOW TIME !
24 Visualização da utilização dos canais de TV VHF/UHF Objetivo do Google é se tornar um spectrum broker Fornecer informações sobre quais canais podem ser utilizados em uma rede de rádios cognitivos SHOW TIME! Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
① Evolução das pesquisas em Rádio Cognitivo ② Conferências Relevantes ③ Hot Topics em Rádio Cognitivo ④ Alguns exemplos projetos de pesquisa ⑤ Pesquisas no nosso Grupo ⑥ Considerações Finais 25 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
Improving Reinforcement Learning Algorithms for Dynamic Spectrum Allocation in Cognitive Sensor Networks 26 Definimos um modelo de ocupação de canais de frequência para uma rede de sensores Projetamos uma decisão espectral baseado no algoritmo Q-Learning – Q-Noise Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
Improving Reinforcement Learning Algorithms for Dynamic Spectrum Allocation in Cognitive Sensor Networks 27 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
Improving Reinforcement Learning Algorithms for Dynamic Spectrum Allocation in Cognitive Sensor Networks 28 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
29 Utilizar técnicas de aprendizagem de máquina para fazer o algoritmo descobrir o limiar de energia correto Utilizar o aprendizado bayesiano Precisa receber uma avaliação sobre como está se comportando – “feedback” Feedback é fornecido por um algoritmo mais confiável: forma de onda Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
30 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Reasoning Component Sensing Component Adaptive Feedback System USRP2
31 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Reasoning Component Sensing Component Adaptive Feedback System USRP2 Sensoriamento paralelo
32 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013 Reasoning Component Sensing Component Adaptive Feedback System Sensoriamento paralelo Controle dos Feedbacks
33 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
34 Utilizar técnicas de aprendizagem por reforço para ordenar a lista de canais candidatos para operação Utiliza o algoritmo Q-Learning Adaptamos o Q-Noise para aprender sem transmitir, baseado no sensoriamento espectral Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
35 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
36 Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
37 Rádio Cognitivo é a bola da vez Veio para ficar EMPREENDA !!! É um tema interdisciplinar Mais cedo ou mais tarde você estará utilizando !!! Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013
38 Escalonamento para Compartilhamento Espectral Duas abordagens principais: Centralizada [70, 71, 72] Teoria das filas Decisão baseada em cadeias de Markov Distribuído ( mesh ) [73, 74] Compartilhamento colaborativo Troca de mensagens de controle Semana Acadêmica do Instituto de Informática Porto Alegre, 22 a 24 de maio de 2013