Reliability and Quality of Service in Opportunistic Spectrum Access

Les réseaux radio-cognitif constituent une des meilleures options technologiques pour les réseaux sans-fil futurs. Afin d'étudier comment la fiabilité devrait être redéfinie dans ces réseaux, nous étudions d'abord les sources les plus fréquentes de panne dans les réseaux sans-fil et fournissons une procédure systématique de classement des pannes. Il est ensuite expliqué comment les radios cognitives peuvent profiter de leur propre capacité à mettre en œuvre des mécanismes efficaces de prévention et de récupération contre les pannes et ainsi assurer des communications sans-fil fiables et de qualité de service constante. En considérant des normes arrivantes sur la base de l'OSA, ce qui distingue un réseau radio-cognitif de ses prédécesseurs est des changements fréquents de canal ainsi que de nouvelles exigences telles la détection de disponibilité et la décision d'utilisation du spectre. Nous nous concentrons sur cet aspect et modélisons la remise du spectre comme une panne. Par conséquent, améliorer la fiabilité est équivalent à augmenter le temps moyen entre pannes, à rendre plus efficace le processus de récupération et à réduire le temps moyen de réparation. Nous étudions donc d'abord l'impact du temps de récupération sur la performance du réseau radio-cognitif. En classifiant les pannes en dures et souples, il est examiné comment la disponibilité, le temps moyen entre pannes et le temps moyen jusqu'à la réparation sont touchés par le procès de récupération. Nous observons que le temps dépensé pour la récupération empêche le réseau d'atteindre le maximum de disponibilité. Par conséquent, pour obtenir un temps plus élevé entre pannes et un temps de réparation plus court, une option disponible est d'augmenter le nombre de canaux pouvant être utilisés par le réseau radio-cognitif, de sorte que, avec une haute probabilité, un utilisateur qui a raté le canal puisse trouver bientôt un nouveau canal. De l'autre côté, un mécanisme de récupération efficace est nécessaire pour mieux profiter de ce grand nombre de canaux; l'amélioration de la récupération est donc indispensable. Pour étudier l'impact de la récupération sur les couches plus hautes (e.g., la couche liaison et réseau), l'approche de l'analyse de file d'attente est choisie. Compte tenu des périodes de récupération comme une interruption de service, un modèle général de file d'attente de M/G/1 avec des interruptions est proposé. Différents paramètres de fiabilité et de qualité de service peuvent être trouvés à partir de ce modèle de file d'attente pour étudier comment la spécification des canaux, tels la distribution des périodes de disponibilité et d'indisponibilité, et la spécification de l'algorithme de récupération, tels la durée de récupération, affectent les paramètres de performance comme la perte de paquets, de retard et de gigue, et aussi le temps entre pannes. Pour soutenir la différenciation des classes de trafic, nous proposons une approche de file d'attente avec priorité. Nous proposons une extension des résultats du modèle de file d'attente générale et présentons quatre différentes disciplines de file d'attente de priorité, allant d'un régime préemptif absolu à un régime complètement non préemptif. Les nouvelles disciplines augmentent la flexibilité et la résolution de décision et permettent au noeud CR de contrôler l'interaction des différentes classes de trafic avec plus de précision.