KOGNITĪVAIS RADIO PAPLAŠINA SAVU

TVĒRIENU

Rīgas Tehniskā universitāte

Elektronikas un telekomunikāciju fakultāte

2009

Prezentācija

Kognitīvs (lat. cognitio ‘izziņa’) – ar izzinātājdarbību saistīts; tāds, kā pamatā ir izziņa.

Terminu Cognitive radio, CR ieviesa zinātnieks Džozefs Mitola no National Security Agency un Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

CR ir ielikta informācija par pašas šīs sistēmas intelektuālajām iespējām, kā arī par rīcības iespējām, ko ar to var veikt lietotājs. Pēc būtības tas ir skaitļošanas modelis kura pamatā ir programmnodrošinājums. CR uzkrāj informāciju pats par sevi un par tīkla lietotāju, bet izziņas - apmācības process nozīmē to, ka lietotājam iekārtu vairs nevajag pārprogrammēt un no jauna norādīt, ko nepieciešamas darīt.

P.F.Marshall publikācija “Extending the Reach of Cognative Radio” (2009) atspoguļo:

CR jaunākās attīstības tendences; Multiplikatīvas CR tehnoloģijas nepieciešamību; CR iespējamo darbības modeli un tā efektivitātes novērtējumu; Galvenās CR problēmas:

1)sakaru tīkla blīvuma palielināšanas iespējas,

2)izziņas - apmācības algoritmu izstrādi,

3)vairāku datu apmaiņas protokolu atbalstu,

4)pielāgošanās spēju konkrētai darbības videi.

Jaunākās attīstības tendences: Jaunais bezvadu reģionālo tīklu standarts (WRAN)

IEEE 802.22 var kļūt par starptautisku standartu un ņemt vērā dažādu valstu TV kanālu joslu platumus 6, 7 un 8 MHz;

Specifikācija 802.22: frekvenču diapazons 54 – 862 MHz (2 – 69 TV apraides kanāli frekvenču joslās: 54 – 72 MHz, 76 – 88 MHz, 174 – 216 MHz un 470 – 806 MHz). Kognitīvais radio var darboties neizmantotajā spektra daļā “baltajos plankumos”, neradot traucējumus licencētiem operatoriem.

Adaptācijai un pieejai tīklam tiek izmantoti divi: 1 ms (ātrais) un 25 ms (lēnais) cikli.

Dynamic Spectrum Access (DSA) - dinamiskās spektra piekļuves sistēmas. “Atvērtā spektra” ideoloģija: CR tehnoloģija samazina vai pilnībā novērš valsts uzraudzību bezvadu telekomunikāciju jomā. Alternatīvās spektra pārvaldes pamatlicēji:Eli Noam, Yochai Benkler, Dave Hughes. Industrial, Scientific and Medical, ISM diapazons, 1985 g.

Statistiska frekvenču piešķiršana operatoriem var novest pie tā, ka spektrs tiek izmantots tikai par 10 -15%.

CR 1CR 2

CR 3

CR 4

CH1CH1

CH2

CH3

WRAN bāzes stacija

TV stacija (Primārais lietotājs)

30 km

DSA menedžments

Jaunākās attīstības tendences:

Uz izziņas – apmācības algoritmu bāzes balstītas kanoniskas (tas, kas ir obligāts) CR resursu organizācijas metodes izvēle;

SCC41: IEEE P1900.x - nosaka vienotus standartus CR un DYSPAN menedžmenta jomā.

DARPA ievieš 2.paaudzes CR programmu: Wireless Network after Next (WNaN).

DSA kā fundamentāls princips raidītāju – uztvērēju iekārtām (transiveriem) 900 MHz – 6 GHz diapazonā.

.

Multiplikatīvas CR tehnoloģijas nepieciešamība

DARPA nākošās paaudzes komunikāciju (XG) programma nosaka, ka DSA tiek lietoti fiksēti algoritmi - nav traucējumu, spektra izmantošana tiek optimizēta pēc noteiktas sistēmas.

CR darbības modelis un uzbūves arhitektūra

1. Spektra detektēšana.

2. Spektra analīze.

3. Lēmuma pieņemšana

Kognitīvais cikls

CR darbības algoritms

Endogēnie procesi Eksogēnie procesi

SSR – sistēmas stratēģijas noteicējs. Optimālā veidā izmaina sistēmas iekšējos parametrus. Sakaru kanāla izmaiņu prognoze.

PCR – nodrošina ārēju procesu vadību. Spēja analizēt informāciju no apkārtējās vides. Novērš interferenci.

Notiek adaptācija pie konkrētas elektromagnētiskās situācijas

Endogēno un eksogēno procesu kontroles cikls CR sistēmās

Lietotājs

Iekārtas

Sakaru tīkls

Spektrs

Eksogēnie procesi

Endogēnie procesi

PCR

PCR

PCR

PCR

SSR

Vides uztvere

Kognitīvā radio efektivitātes novērtējums

Atsevišķu komponentu skaits

Kop

ējā

sist

ēmas

vei

ktsp

ēja

Konve

ncio

nāls

radi

o

Kog

nitīv

ais r

adio

A

B

A – jāuzlabo veiktspēja B – jāsamazina komponentu daudzums

CR adaptācijas nosacījumi WNaN

Vairāku radiopiekļuves tehnoloģiju un protokolu atbalsts;

Piemīt spēja dinamiski (DSA) noteikt pieejamās tehnoloģijas un frekvenču resursus.

Galvenās CR problēmas, iespējamie risinājumi

Daudzu frekvenču vadīšana sarežģītā un pastāvīgi mainīgā tīklā ir nepraktiska, pastāv ierobežojumi;

MANET (Mobile Adhoc NETWorks) Mazi lokālie tīkli: katrs mezgls pievienots

citādi lietojot DSA menedžmentu.

1. Sakaru tīkla blīvuma palielināšanas iespējas

2. Izziņas – apmācības algoritmu izstrāde

SCC41:IEEE 1900.5 – CR un DSA menedžmenta vajadzībām izveidota darba grupa noteiktas valodas un arhitektūras ieviešanai;

DARPA XG programma – vērā ņemams arguments standartatbilstības noteikšanai šajā jomā.

3. Stabilitātes problēma

Intelektuāla radiosistēma - sarežģītas mijiedarbības;

Lavīnveida izmaiņas vidē; Kritiskais tīkla blīvums; CR kā ekosistēma - kopēja dinamika.

4. CR operācijas vidē ar interferencei

Izvairīšanās no interferences Tolerance pret interferenci

Aplikācijas

Prezentācijas

Sesijas

Pārnešana

Tīkls

Interferences sajušana

un izvairīšanās

Sasaistes

Fizikālais līmenis

Tolerantu aplikāciju atlikšana

Tolerantu sesiju atlikšana

Multiplikatīvu ceļu iespējamība

Pretrunu novēršana

Multiplikatīvi procesi antenās

Interferences izjūta

un balanss

CRKognitīvā radio priekšrocības

Liela spektra izmantošanas efektivitāte – dinamisks piekļuves menedžments;

Apvieno visus esošos tīklu standartus; Nav traucējumu; Pielāgošanās spēja apkārtējai videi.

Paldies par uzmanību!