Dynamic Control Channel Assignment in
Cognitive Radio Networks using Swarm
Intelligence
Christian Doerr, Douglas C. Sicker,
and Dirk Grunwald
Urlan Salgado de Barros
[email protected]
GLOBECOM
2008
Universidade Federal do Paraná
11 de Novembro de 2009
Sumário

Introdução

Motivação

Trabalhos relacionados

Gerenciamento dos canais de controle

Atribuição do canal de controle global

Considerações finais
Rádio Cognitivo

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”
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Introdução



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
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Motivação

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
Trabalhos relacionados


Poucas abordagens para gerenciamento
dinâmico de canais de controle
Algumas abordagens usam esquemas TDMA

HD-MAC

Comunicação segue uma estrutura de super-frame


Problemas


Período de broadcast de beacon, janela de
coordenação e período de transmissão de dados
Sincronização de tempo, overhead de comunicação
Abordagem de Krishnamurthy et al.

Necessidade de GPS  ambiente outdoor
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Gerenciamento dos canais de controle




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
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Gerenciamento dos canais de controle
Cenários

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
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Gerenciamento dos canais de controle
Coordenando redes cognitivas  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

Escola de peixes
Swarm Intelligence
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Gerenciamento dos canais de controle
Fundamento biológico


Cada indivíduo segue três
regras simples
 Coesão (a)

Evitar obstáculos (b)

Alinhamento (c)
Informações relevantes são
propagadas para os vizinhos
próximos
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Atribuição do canal de controle global
Declaração 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)
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Atribuição do canal de controle global
Avaliação

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
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Atribuição do canal de controle global
Avaliação 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
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Atribuição do canal de controle global
Sumário

Algoritmos baseados em Swarm Intelligence para
escolha do canal de controle

Operam somente na informação local

Operam seguindo regras simples

Excelente performance do algoritmo
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Considerações Finais
Autores



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
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Considerações Finais
Urlan




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
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