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Coexistence Problem in IEEE 802.22 Wireless Regional Area Networks

Coexistence Problem in IEEE 802.22 Wireless Regional Area Networks. Raed Al- Zubi , Mohammad Z. Siam, and Marwan Krunz Department of Electrical and Computer Engineering University of Arizona, Tucson, AZ 85721. 指導老師 : 郭文興 學生 : 林祺富. Abstract.

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Coexistence Problem in IEEE 802.22 Wireless Regional Area Networks

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Presentation Transcript

  1. Coexistence Problem in IEEE 802.22 Wireless Regional Area Networks Raed Al-Zubi, Mohammad Z. Siam, and MarwanKrunz Department of Electrical and Computer Engineering University of Arizona, Tucson, AZ 85721 指導老師:郭文興 學生:林祺富

  2. Abstract • 對802.22來說主要的挑戰是如何在多個BS中感知頻道和傳輸資料,也就是共存的問題 • 本文以提出5個方法來決共存問題,前面三個是用於全向天線,後面兩個用於定向天線 • Dynamicfrequency hopping (DFH) • Fixed-scheduling DFH: (FDFH) • CooperativeDFH :(CDFH) • SectoralDFH: (SDFH) • Fixed-scheduling sectoral DFH :(FSDFH)

  3. 目錄 • Abstract • INTRODUCTION • COEXISTENCE PROBLEM IN IEEE 802.22 • THE DFH SCHEME • THE FDFH SCHEME • THE CDFH SCHEME • A. Synchronization • B. Listening and Sensing • C. Channels Selection and Reuse

  4. 目錄 • THE SDFH SCHEME • THE FSDFH SCHEME • PERFORMANCE EVALUATION • Simulation Setup • Simulation Results • CONCLUSIONS AND FUTURE WORK • REFERENCES

  5. Introduction(1) • 2004成立了802.22工作組,用來發展802.22的標準規格 • 802.22使用VHF/UHF 電視頻寬(54~862)MHZ,覆蓋範圍從(33~100)公里,主要目的是要能夠提供網路存取 • 802.22目前遇到最大的挑戰是如何在non-hopping模式中解決被感知干擾的情況

  6. Introduction(2) • DFH就是在要感知的時候就跳躍到下一個空閒的頻道繼續傳輸資料,這樣可以有效的解決感知所造成的干擾 • 共存問題又有分為BSs在一個頻道執行的情況和BSs在多個頻道執行的情況2種 • round-tripdelay主要是延遲在3個地方,頻道競爭的請求,回覆和承認

  7. Introduction(3) • (FDFH)的主要想法是鄰近的BS各自有一個固定的清單來選擇工作的頻道 • (CDFH)就是共同合作來選擇頻道 • (SDFH)把BS切割成扇形來減少BSs的使用者在重疊的部份使用到同一個頻道的機率 • (FSDFH)就是結合了1和3的優點

  8. COEXISTENCE PROBLEM IN IEEE 802.22

  9. THE DFH SCHEME • 因為感知必須每2秒中執行一次,所以每個頻道傳輸資料的時間每2秒鐘就會被中斷一次 • 為了要能夠同時執行感知和傳輸資料,所以要透過跳躍到其他可用的頻道繼續執行 • 在DFH模式中時間軸被切割成很多個區塊 • 要能夠順利的執行DFH前提必須是要能夠快速的切換頻道

  10. DFH的執行方式

  11. THE FDFH SCHEME • 每個BS都會有各自的工作頻道清單來選擇 • 每個BS的工作頻道清單不會重複到 • FDFH可以當作解決共存問題的基本步驟 • FSDFH就是從FDFH演化過來的

  12. FDFH的執行過程

  13. THE CDFH SCHEME • CDFH就是鄰近的BS合作選擇可用的頻道 • CDFH的時間被分成每兩秒一個間隔(包含信標) • 在CDFH中BS必須具備可以同步接收和發送信標 • 信標裡面的資料 • 可用的頻道 • 使用者的清單:(在BS傳輸範圍內的使用者) • BS的定位位址 • 發送信標的時間清單

  14. CDFH的時間分割

  15. A. Synchronization • 在CDFH每個BS必須要按照順序進行 • 如果兩個BS中間沒有重疊的地方,就無法接收到對方的信標 • 透過加入一個新的BS在兩個沒有重疊的BS中間,這樣就可以達到信標的傳送

  16. 加入一個新BS

  17. B.Listening and Sensing • CDFH的接收過程就是要收到鄰近的BS傳來的信標,接收到之後就會執行同時性和頻道選擇 • CDFH的感知過程就是找出可使用的頻道 • 感知的過程又分兩種 • 集中:BS會告知CPE哪些頻道是可以使用的 • 分散:每個CPE自行感知,找到他們可以使用的頻道

  18. C.Channels Selection and Reuse • BS會透過信標的發送來公告他所選擇的頻道,選擇的頻道必須以感知的結果為依據 • 在CDFH中BS也可以使用那些被鄰近BS佔用的頻道

  19. CDFH重複使用頻道

  20. THE SDFH SCHEME • SDFH主要就是把BS的傳輸範圍分成很多個扇形的區域 • 在SDFH把全向天線改為使用定向天線用來個別服務每個扇形個別的CPE • 在BS重疊的區域中有越多CPE可以提高成功的機率

  21. 一般重疊時候的結果

  22. 使用SDFH提高了成功率

  23. THE FSDFH SCHEME • FSDFH就是FDFH和SDFH的結合體 • 他擁有FDFH分配好的頻道清單和使用定向天線來把BS的傳輸範圍分成扇形的特點 • 這樣擁有了FDFH的特點也提高了在重疊的區域中成功傳輸的機率

  24. 模擬的設定

  25. Simulation Results

  26. Simulation Results

  27. Simulation Results

  28. CONCLUSIONS AND FUTURE WORK • 本文提出了4種變形的DFH來解決共存的問題 • FSDFH是結合了FDFH和SDFH的優點 • CDFH是4個方法中最好的 • 透過模擬我們可以得到這個結果 • 未來研究還是要朝著加強感知,使用者的偵測和頻譜的分享這些地方加強

  29. REFERENCES • [1] http://www.ieee802.org/22/, IEEE 802.22 WRAN website. • [2] W. Hu, D. Willkomm, L. Chu, M. Abusubaih, J. Gross, G. Vlantis,M. Gerla, and A. Wolisz, “Dynamic frequency hopping communitiesfor efficient IEEE 802.22 operation,” IEEE Communications Magazine,vol. 25, no. 5, pp. 80–87, May 2007. • [3] Cognitive Wireless RAN Medium Access Control (MAC) and PhysicalLayer (PHY) Specifications: Policies and Procedures for Operation inthe TV Bands, IEEE P802.22/D0.1 Draft Standard for Wireless RegionalArea Networks - Part 22. • [4] C. Stevenson, C. Cordeiro, E. Sofer, and G. Chouinard, “Functionalrequirements for the 802.22 WRAN standard r47,” Jan. 2006.

  30. REFERENCES • [5] D. Grandblaise and W. Hu, “Inter base stations adaptive on demandchannel contention for IEEE 802.22 WRAN self coexistence,” Technicalproposal submitted to the IEEE 802.22 WG, Jan. 2007. • [6] C. Cordeiro, K. Challapali, D. Birru, and S. Shankar, “IEEE 802.22:The first worldwide wireless standard based on cognitive radios,” inProceedings of the First Symposium on New Frontiers in DynamicSpectrum Access Networks (DySPAN), November 2005. • [7] IEEE 802.22 Working group, WRAN Reference Model, Doc. Num. 22-04-0002-12-0000. • [8] http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX2820-MAX2821A.pdf. • [9] Mesquite Software Incorporation, http://www.mesquite.com.

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