KOGNITĪVAIS RADIO PAPLAŠINA SAVU TVĒRIENU

1. KOGNITĪVAIS RADIO PAPLAŠINA SAVU TVĒRIENU Rīgas Tehniskā universitāte Elektronikas un telekomunikāciju fakultāte Prezentācija 2009

2. Kognitīvs (lat. cognitio ‘izziņa’) – ar izzinātājdarbību saistīts; tāds, kā pamatā ir izziņa. • 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. Terminu Cognitive radio, CR ieviesa zinātnieks Džozefs Mitolano National Security Agency un Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

3. 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: sakaru tīkla blīvuma palielināšanas iespējas, izziņas - apmācības algoritmu izstrādi, vairāku datu apmaiņas protokolu atbalstu, pielāgošanās spēju konkrētai darbības videi.

4. 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.

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

6. DSA menedžments

7. 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. .

8. 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 • Spektra detektēšana. • Spektra analīze. • Lēmuma pieņemšana Kognitīvais cikls

9. CR darbības algoritms Eksogēnie procesi Endogēnie 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

10. Endogēno un eksogēno procesu kontroles cikls CR sistēmās Eksogēnie procesi Lietotājs PCR Endogēnie procesi Iekārtas PCR SSR Sakaru tīkls PCR Spektrs PCR Vides uztvere

11. Kognitīvā radio efektivitātes novērtējums B Konvencionāls radio Kopējā sistēmas veiktspēja A Kognitīvais radio Atsevišķu komponentu skaits A – jāuzlabo veiktspēja B – jāsamazina komponentu daudzums

12. CR adaptācijas nosacījumi WNaN • Vairāku radiopiekļuves tehnoloģiju un protokolu atbalsts; • Piemīt spēja dinamiski (DSA) noteikt pieejamās tehnoloģijas un frekvenču resursus.

13. Galvenās CR problēmas, iespējamie risinājumi 1. Sakaru tīkla blīvuma palielināšanas iespējas • Daudzu frekvenču vadīšana sarežģītā un pastāvīgi mainīgā tīklā ir nepraktiska, pastāv ierobežojumi; MANET (MobileAdhocNETWorks) • Mazi lokālie tīkli: katrs mezgls pievienots citādi lietojot DSA menedžmentu.

14. 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.

15. 4. CR operācijas vidē ar interferencei Izvairīšanās no interferences Tolerance pret interferenci Tolerantu aplikāciju atlikšana Aplikācijas Prezentācijas Tolerantu sesiju atlikšana Sesijas Multiplikatīvu ceļu iespējamība Pārnešana Pretrunu novēršana Tīkls Sasaistes Multiplikatīvi procesi antenās Interferences sajušana un izvairīšanās Fizikālais līmenis Interferences izjūta un balanss

16. Kognitīvā radio priekšrocības CR • Liela spektra izmantošanas efektivitāte – dinamisks piekļuves menedžments; • Apvieno visus esošos tīklu standartus; • Nav traucējumu; • Pielāgošanās spēja apkārtējai videi.

17. Paldies par uzmanību!