Hybrid spectrum sharing through adaptive spectrum handoff for cognitive radio networks

Abstract

International audienceSharing available resources in cognitive radio networks can benefit from spectrum handoff to enhance the rate performance by switching from current unavailable channels to the available ones. However, spectrum handoff can cause transmission interruptions leading to the degradation of services. In this work, we aim to balance the tradeoff between benefits of spectrum handoff and their negative impacts on spectrum sharing. Therefore, we develop an adaptive hybrid strategy that includes novel static and dynamic spectrum sharing based essentially on a rate compensation concept. The former is suitable when spectrum handoff is not necessary. The latter allows performing spectrum handoff to compensate the lost rate from the unavailable periods and improve the rate performance. We compare our hybrid strategy with a fully dynamic one and an optimization framework. Through simulations, we show that our strategy reduces the number of handoffs significantly while the achieved rate is fulfilling compared to the optimal

Performance analysis of proactive decision spectrum handoff for MAC protocols in cognitive radio networks

“…Önceden tanımlı spektrum el değiştirme işleminde, ikincil kullanıcılar spektrum el değiştirmenin yapılacağı hedef kanalları iletime başlamadan önce belirlemektedirler [7]. Bu durumda, ikincil kullanıcılar belirli zaman aralıklarında tüm kanalları gözlemleyerek kanal kullanım istatistiği elde etmektedirler [1][2][3].…”

“…Sezme tabanlı spektrum el değiştirmede, spektrum el değiştirme yapılması gerektiğinde ortamın sezilerek boş frekans kanalı bulunması ve bu boş kanala geçiş yapılması gerekmektedir [4][5][6][7]. Sezme tabanlı teknikte, anlık kanal sezme ve geçiş işlemi yapıldığı için gecikmeler yaşanmaktadır.…”

“…Ayrıca, boş kanal bulunamama ihtimali de göz önünde bulundurulursa ikincil kullanıcının iletimini sonlandırması durumu ortaya çıkmaktadır. Bu durum da, devam eden haberleşme kalitesinde önemli kayıpların yaşanmasına sebep olmaktadır [5][6][7][8] …”

“…Spektrum kanalına misafir olarak nitelendirebileceğimiz ikincil kullanıcılar her an kullandıkları kanalı boşaltmaya hazır durumda olmalıdırlar [7]. Temel olarak, frekans bandında herhangi bir ikincil kullanıcı iletim yaptığı sırada, spektrum bandı birincil kullanıcı tarafından kullanılacaksa spektrumun ikincil kullanıcı tarafından boşaltılması gerekmektedir [8].…”

“…Bu yaklaşımlar, sezme tabanlı spektrum el değiştirme ve önceden tanımlı spektrum el değiştirme olarak isimlendirilmektedir [7]. Bu çalışmada, önceden tanımlı spektrum el değiştirme kullanılarak OEK (Ortam Erişim Kontrol) protokolleri için başarım değerlendirilmesi yapılmıştır.…”