Un equipo de investigadores de la Universidad de Yale, Virginia Tech, La Universidad de Temple y la Universidad de Pekín han desarrollado recientemente un nuevo enfoque para permitir la coexistencia colaborativa de redes de radio cognitiva (CR) sobre espacios en blanco de televisión (TVWS). El término TVWS se refiere a los canales de televisión no utilizados entre los canales activos en los espectros VHF y UHF. Estos canales no utilizados, también conocido como 'canales de búfer, 'se colocaron originalmente entre canales activos para minimizar la interferencia de transmisión.

"TVWS tiene el potencial de proporcionar un ancho de banda significativo en frecuencias que tienen características de propagación muy favorables (es decir, rangos de transmisión largos y capacidad superior de penetrar objetos), "escribieron los investigadores en su artículo, prepublicado en arXiv. "En los EE.UU., Reino Unido y otros países, Se han realizado o se están enmendando cambios en las reglas regulatorias para abrir el TVWS para operaciones oportunistas de usuarios sin licencia (o secundarios) sin interferencia a los usuarios con licencia (también conocidos como usuarios titulares o primarios) ".

A la luz de las próximas regulaciones asociadas con el uso de TVWS, Las partes interesadas de la industria han estado tratando de desarrollar estándares que podrían permitir el uso de TVWS aprovechando la tecnología CR. CR es una forma de comunicación inalámbrica que se puede programar y configurar dinámicamente para detectar canales de comunicación vacantes cercanos y optimizar el uso del espectro de radiofrecuencia (RF) disponible.

Todos los estándares recientemente diseñados se basan en la tecnología CR para superar los problemas de interferencia entre redes. La coexistencia de redes inalámbricas secundarias en TVWS se puede agrupar en dos amplias categorías:coexistencia heterogénea y homogénea. El primero implica la coexistencia de redes que emplean diferentes tecnologías inalámbricas (por ejemplo, wifi y bluetooth), mientras que el segundo la coexistencia de redes que utilizan la misma tecnología inalámbrica.

Además, Los esquemas de convivencia pueden ser no colaborativos o colaborativos. Se emplea un esquema no colaborativo cuando no hay forma de coordinar redes coexistentes. Un esquema colaborativo, por otra parte, se puede emplear en casos en los que las redes coexistentes pueden coordinar directamente sus operaciones. Aunque los esquemas de coexistencia no colaborativos son más baratos y fáciles de implementar, Los esquemas colaborativos suelen ser mucho más efectivos.

"En este papel, presentamos una arquitectura para permitir la coexistencia colaborativa de redes CR heterogéneas sobre TVWS, denominada arquitectura de coexistencia heterogénea simbiótica (COMPARTIR), "escribieron los investigadores en su artículo, prepublicado en arXiv.

Como sugiere su nombre, El nuevo enfoque ideado por este equipo de investigadores se inspira en las relaciones entre especies observadas en los ecosistemas biológicos. En biología, Las relaciones simbióticas implican la coexistencia de diferentes especies que forman relaciones a través de la coordinación indirecta.

"Al imitar las relaciones simbióticas entre organismos heterogéneos en el ecosistema estable, SHARE establece un mecanismo de coordinación indirecta entre redes de RC heterogéneas a través de un sistema mediador, que evita los inconvenientes de la coordinación directa, "explican los investigadores en su artículo.

La arquitectura SHARE desarrollada por los investigadores permite que dos redes CR heterogéneas coexistan en TVWS, a través de un mecanismo de coordinación indirecta basado en mediadores. Este mecanismo evita los inconvenientes típicamente asociados con los mecanismos de coordinación directa. Inspirado en modelos de la ecología teórica, Los investigadores diseñaron dos algoritmos SHARE que permiten que cada red CR coexistente complete de forma autónoma dos tareas clave para compartir espectro.

"SHARE incluye dos algoritmos de uso compartido de espectro cuyos diseños se inspiraron en modelos y teorías conocidos de la ecología teórica, verbigracia, el modelo de competencia interespecífica y el modelo ideal de distribución gratuita, ", dijeron los investigadores.

Los dos algoritmos SHARE desarrollados en este estudio permiten que las redes CR individuales determinen dinámicamente su participación en el espectro, que es proporcional a sus requisitos de ancho de banda, y seleccione canales que mejoren la aptitud del sistema. En sus análisis y simulaciones, los investigadores encontraron que su arquitectura garantizaba un equilibrio estable de redes coexistentes, lograr una asignación justa del espectro y maximizar la adecuación del sistema.

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