Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Yale, Virginia Tech, A Temple University e a Peking University desenvolveram recentemente uma nova abordagem para permitir a coexistência colaborativa de redes de rádio cognitivas (CR) no espaço em branco da TV (TVWS). O termo TVWS refere-se a canais de TV não utilizados entre os canais ativos nos espectros VHF e UHF. Esses canais não utilizados, também conhecido como 'canais de buffer, 'foram originalmente colocados entre os canais ativos para minimizar a interferência de transmissão.

"TVWS tem o potencial de fornecer largura de banda significativa em frequências que têm características de propagação muito favoráveis ​​(ou seja, longas faixas de transmissão e capacidade superior de objetos penetrantes), "escreveram os pesquisadores em seu artigo, pré-publicado em arXiv. "Nos E.U.A., Reino Unido e outros países, mudanças nas regras regulatórias foram feitas ou estão sendo alteradas para abrir o TVWS para operações oportunistas de usuários não licenciados (ou secundários) em uma base de não interferência para usuários licenciados (também conhecidos como usuários titulares ou primários). "

À luz dos próximos regulamentos associados ao uso de TVWS, as partes interessadas da indústria têm tentado desenvolver padrões que possam permitir o uso de TVWS, alavancando a tecnologia CR. CR é uma forma de comunicação sem fio que pode ser programada e configurada dinamicamente para detectar canais de comunicação vagos próximos e otimizar o uso do espectro de radiofrequência (RF) disponível.

Todos os padrões recentemente concebidos contam com a tecnologia CR para superar os problemas de interferência entre as redes. A coexistência de redes sem fio secundárias em TVWS pode ser agrupada em duas grandes categorias:coexistência heterogênea e homogênea. O primeiro envolve a coexistência de redes que empregam diferentes tecnologias sem fio (por exemplo, wi-fi e bluetooth), enquanto o último é a coexistência de redes que utilizam a mesma tecnologia sem fio.

Além disso, esquemas de coexistência podem ser não colaborativos ou colaborativos. Um esquema não colaborativo é empregado quando não há como coordenar redes coexistentes. Um esquema colaborativo, por outro lado, pode ser empregado em casos em que redes coexistentes podem coordenar diretamente suas operações. Embora os esquemas de coexistência não colaborativa sejam mais baratos e fáceis de implantar, esquemas colaborativos são freqüentemente muito mais eficazes.

"Nesse artigo, apresentamos uma arquitetura para permitir a coexistência colaborativa de redes CR heterogêneas sobre TVWS, chamada de arquitetura de coexistência heterogênea simbiótica (COMPARTILHAR), "escreveram os pesquisadores em seu artigo, pré-publicado em arXiv.

Como sugerido por seu nome, a nova abordagem concebida por esta equipe de pesquisadores inspira-se nas relações interespécies observadas em ecossistemas biológicos. Em biologia, As relações simbióticas envolvem a coexistência de diferentes espécies que formam relações por meio de coordenação indireta.

"Ao imitar as relações simbióticas entre organismos heterogêneos no ecossistema estável, SHARE estabelece um mecanismo de coordenação indireta entre redes CR heterogêneas por meio de um sistema mediador, que evita as desvantagens da coordenação direta, "explicam os pesquisadores em seu artigo.

A arquitetura SHARE desenvolvida pelos pesquisadores permite que duas redes CR heterogêneas coexistam no TVWS, por meio de um mecanismo de coordenação indireta baseado em mediador. Este mecanismo evita as desvantagens normalmente associadas aos mecanismos de coordenação direta. Inspirado em modelos da ecologia teórica, os pesquisadores desenvolveram dois algoritmos SHARE que permitem que cada rede CR coexistente conclua duas tarefas principais de compartilhamento de espectro de forma autônoma.

"SHARE inclui dois algoritmos de compartilhamento de espectro cujos projetos foram inspirados em modelos e teorias bem conhecidas da ecologia teórica, viz, o modelo de competição interespecífico e o modelo ideal de distribuição gratuita, "disseram os pesquisadores.

Os dois algoritmos SHARE desenvolvidos neste estudo permitem que redes CR individuais determinem dinamicamente sua parcela de espectro, que é proporcional aos seus requisitos de largura de banda, e selecionar canais que melhoram a adequação do sistema. Em suas análises e simulações, os pesquisadores descobriram que sua arquitetura garantiu um equilíbrio estável de redes coexistentes, alcançar uma alocação justa de espectro e maximizar a adequação do sistema.

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