Published September 18, 2012 | Version v1
Publication Open

Dynamic spectrum allocation with admission control based on cognitive radio for QoS support in multiple wireless network

  • 1. Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse
  • 2. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
  • 3. Université Ibn-Tofail
  • 4. Mohammed V University

Description

Cognitive radio is an emerging technology in wireless access, aimed at vastly improving the way radio spectrum is utilized. In this article, we investigate the performance improvement gained by applying cognitive radio to a multiple wireless service providers (WSPs). We consider several WSPs and two types of users: primary (licensed) and secondary (unlicensed) users. Two different schemes are proposed for unlicensed users to manage their handoff. These two schemes are different in the sense that one allows to each WSP to give more priority to his own unlicensed users by dropping low priority users, while the other does not allow that. The system is modeled by a Markov process, with continuous time and finite state space. Due to the very large number of states, we propose a robust method to approximate the stationary probability distribution vector of Markov process. Based on this approximation, we develop several performance metrics, blocking and dropping probabilities for both kinds of unlicensed users. Numerical results show that this approximation is very close to the exact solution. Finally, we show that spectrum utilization of cognitive users increases with the proposed schemes especially in medium and high traffic.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الراديو المعرفي هو تقنية ناشئة في الوصول اللاسلكي، تهدف إلى تحسين طريقة استخدام الطيف الراديوي بشكل كبير. في هذه المقالة، نتحقق من تحسين الأداء المكتسب من خلال تطبيق الراديو المعرفي على العديد من مزودي الخدمات اللاسلكية (WSPs). نحن نعتبر العديد من WSPs ونوعين من المستخدمين: المستخدمين الأساسيين (المرخص لهم) والثانويين (غير المرخص لهم). يُقترح مخططان مختلفان للمستخدمين غير المرخص لهم لإدارة عمليات التسليم الخاصة بهم. يختلف هذان المخططان بمعنى أن أحدهما يسمح لكل WSP بإعطاء أولوية أكبر للمستخدمين غير المرخص لهم من خلال إسقاط المستخدمين ذوي الأولوية المنخفضة، بينما لا يسمح الآخر بذلك. تم تصميم النظام من خلال عملية ماركوف، مع وقت مستمر ومساحة حالة محدودة. نظرًا للعدد الكبير جدًا من الحالات، نقترح طريقة قوية لتقريب متجه توزيع الاحتمالات الثابت لعملية ماركوف. بناءً على هذا التقريب، نقوم بتطوير العديد من مقاييس الأداء، وحظر وإسقاط الاحتمالات لكلا النوعين من المستخدمين غير المرخص لهم. تظهر النتائج العددية أن هذا التقريب قريب جدًا من الحل الدقيق. أخيرًا، نوضح أن استخدام الطيف الترددي للمستخدمين المعرفيين يزداد مع المخططات المقترحة خاصة في حركة المرور المتوسطة والعالية.

Translated Description (French)

La radio cognitive est une technologie émergente dans l'accès sans fil, visant à améliorer considérablement la façon dont le spectre radio est utilisé. Dans cet article, nous étudions l'amélioration des performances obtenue en appliquant la radio cognitive à plusieurs fournisseurs de services sans fil (FSSF). Nous considérons plusieurs FSSF et deux types d'utilisateurs : les utilisateurs principaux (sous licence) et les utilisateurs secondaires (sans licence). Deux schémas différents sont proposés aux utilisateurs sans licence pour gérer leur transfert. Ces deux schémas sont différents en ce sens que l'un permet à chaque FSSF de donner plus de priorité à ses propres utilisateurs sans licence en abandonnant les utilisateurs de faible priorité, tandis que l'autre ne le permet pas. Le système est modélisé par un processus de Markov, avec un temps continu et un espace d'état fini. En raison du très grand nombre d'états, nous proposons une méthode robuste pour approcher le vecteur de distribution de probabilité stationnaire du processus de Markov. Sur la base de cette approximation, nous développons plusieurs mesures de performance, bloquant et abandonnant les probabilités pour les deux types d'utilisateurs sans licence. Les résultats numériques montrent que cette approximation est très proche de la solution exacte. Enfin, nous montrons que l'utilisation du spectre des utilisateurs cognitifs augmente avec les schémas proposés, en particulier dans le trafic moyen et élevé.

Translated Description (Spanish)

La radio cognitiva es una tecnología emergente en el acceso inalámbrico, destinada a mejorar enormemente la forma en que se utiliza el espectro radioeléctrico. En este artículo, investigamos la mejora del rendimiento obtenida al aplicar la radio cognitiva a múltiples proveedores de servicios inalámbricos (WSP). Consideramos varios WSP y dos tipos de usuarios: usuarios primarios (con licencia) y secundarios (sin licencia). Se proponen dos esquemas diferentes para que los usuarios sin licencia gestionen su transferencia. Estos dos esquemas son diferentes en el sentido de que uno permite a cada WSP dar más prioridad a sus propios usuarios sin licencia al eliminar a los usuarios de baja prioridad, mientras que el otro no lo permite. El sistema se modela mediante un proceso de Markov, con tiempo continuo y espacio de estados finitos. Debido al gran número de estados, proponemos un método robusto para aproximar el vector de distribución de probabilidad estacionaria del proceso de Markov. A partir de esta aproximación, desarrollamos varias métricas de rendimiento, bloqueando y descartando probabilidades para ambos tipos de usuarios sin licencia. Los resultados numéricos muestran que esta aproximación está muy cerca de la solución exacta. Por último, mostramos que la utilización del espectro de los usuarios cognitivos aumenta con los esquemas propuestos, especialmente en el tráfico medio y alto.

Files

1687-1499-2012-296.pdf

Files (1.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b4aab68f731cb7383235461839ea72ff
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تخصيص الطيف الديناميكي مع التحكم في القبول بناءً على الراديو المعرفي لدعم جودة الخدمة في شبكة لاسلكية متعددة
Translated title (French)
Allocation dynamique du spectre avec contrôle d'admission basé sur la radio cognitive pour la prise en charge de la QoS dans plusieurs réseaux sans fil
Translated title (Spanish)
Asignación dinámica de espectro con control de admisión basado en radio cognitiva para soporte de QoS en múltiples redes inalámbricas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2142276797
DOI
10.1186/1687-1499-2012-296

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1971614180
  • https://openalex.org/W2044549522
  • https://openalex.org/W2054167523
  • https://openalex.org/W2084436032
  • https://openalex.org/W2094258092
  • https://openalex.org/W2129559079
  • https://openalex.org/W2165202277
  • https://openalex.org/W3011621684
  • https://openalex.org/W3144645059
  • https://openalex.org/W4232737687
  • https://openalex.org/W4232983088
  • https://openalex.org/W4301165430