Μελέτη των Γνωστικών Συστημάτων Ραδιοεπικοινωνιών

Abstract

Τα ασύρματα δίκτυα μέχρι σήμερα λειτουργούσαν αξιοποιώντας την στατική κατανομή των διαθέσιμων πόρων του φάσματος. Αν και η πολιτική εκχώρησης φάσματος με αυτόν τον τρόπο αξιοποιήθηκε αρκετά στο παρελθόν, η απαίτηση για παροχή ετερογενών υπηρεσιών χρησιμοποιώντας ασύρματα δίκτυα, αυξήθηκε δραματικά και δημιουργήθηκε η ανάγκη για νέες ερευνητικές προσπάθειες, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν στη βελτίωση της αξιοποίησης του φάσματος. Οι ερευνητικές προσπάθειες αυτές έχουν σαν στόχο την εξεύρεση λύσεων, οι οποίες βασίζονται στην εκμετάλλευση του ήδη υπάρχοντος φάσματος με τη χρήση μοντέλων της μικροοικονομίας. Στα πλαίσια αυτά και δεδομένης της συνεχούς απαίτησης για πολλαπλές υπηρεσίες, τα παραδοσιακά ασύρματα συστήματα επικοινωνίας πρέπει να βελτιστοποιηθούν, χρησιμοποιώντας μηχανισμούς δυναμικής διαχείρισης φάσματος ανάλογα με τις απαιτήσεις και τους περιορισμούς των τελικών χρηστών αξιοποιώντας με αυτό τον τρόπο πιο αποτελεσματικά το διαθέσιμο ασύρματο φάσμα. Αυτό το πρόβλημα διευθετείται από τον ερευνητικό τομέα της δυναμικής διαχείρισης φάσματος και των δικτύων Cognitive Radio (CR) προτείνοντας πρωτοποριακούς μηχανισμούς, οι οποίοι βασίζονται σε οικονομικά μοντέλα. Στα πλαίσια αυτά η πτυχιακή αυτή εργασία επικεντρώνεται στην ανάλυση των συχνοτήτων οι οποίες θα αξιοποιηθούν σε δίκτυα CR καθώς και στον καθορισμό των σεναρίων χρήσης τους. Οι προτεινόμενες μέχρι σήμερα ερευνητικές λύσεις (state of the art) εισάγουν τους όρους spectrum sharing και spectrum trading και αξιοποιούνται στα δίκτυα CR. Όλες οι ερευνητικές προσπάθειες αυτές υπόσχονται πιο αποτελεσματικές λύσεις για τη διαχείριση του διαθέσιμου φάσματος με δυναμικούς μηχανισμούς, οι οποίοι βασίζονται στις θεωρίες της οικονομίας συμβάλλοντας με αυτόν τον τρόπο προς τη βέλτιστη αξιοποίηση των πόρων των ασυρμάτων δικτύων. Στα επόμενα κεφάλαια θα αναπτυχθούν όλα τα components των CR, όπως η ιδέα των CR, ο ρόλος των συστημάτων και οι υποχρεώσεις τους, τρόποι σωστής εκμετάλλευσης του ράδιο-φάσματος, spectrum sensing, spectrum sharing και spectrum trading. Επίσης θα αναφερθεί η προσωπική μου συνεισφορά καθώς και το συμπέρασμα μου όσον αφορά στην ανάπτυξη και εφαρμογή των CRN στην πραγματικότητα.

Wireless networks up to this day were operating by utilizing static distribution of the available sources of the spectrum. Even though the spectrum assignment policy using this method, was utilized considerably in the past, the demand to provide heterogeneous services using wireless networks, has increased dramatically and created the need for new research , which can lead in a far better spectrum utilization. These researches are targeting to find solutions, which are counting in the utilization of the existing spectrum by using models of microeconomics. Within these frames and given the continuous demand for multiple services, the wireless networks, as we know them, must be optimized, using dynamic spectrum assignment mechanisms depending the demands and the limitation of the final users, by utilizing this way more effectively the available wireless spectrum. That issue is arranged by the research division of dynamic spectrum assignment and the Cognitive Radio(CR) networks proposing new mechanisms, which are based in economical models. Within these frames , this graduate assignment focuses in the frequency analysis, which will be utilized in CR networks. All the research promises a more effective solution regarding the assignment of the available spectrum using dynamic mechanisms, which are based in economical theories, contributing this way to optimized utilization of the wireless networks sources. During the following chapters, we will develop the CR components as well as the idea of CR, the role of the systems and their obligations , ways to correctly exploit the radio-spectrum, spectrum sensing, spectrum sharing and spectrum trading. In addition my personal contribution will be referred, as well as my conclusion regarding the development and real life application of the CR networks.