Une équipe de chercheurs de l'Université de Yale, Virginie Tech, L'Université Temple et l'Université de Pékin ont récemment développé une nouvelle approche pour permettre la coexistence collaborative de réseaux de radio cognitive (CR) sur l'espace blanc de télévision (TVWS). Le terme TVWS fait référence aux chaînes de télévision inutilisées entre les chaînes actives dans les spectres VHF et UHF. Ces canaux inutilisés, également connu sous le nom de « canaux tampons », ' ont été placés à l'origine entre les canaux actifs pour minimiser les interférences de diffusion.

« TVWS a le potentiel de fournir une bande passante importante dans des fréquences qui ont des caractéristiques de propagation très favorables (c'est-à-dire de longues portées de transmission et une capacité supérieure de pénétration d'objets), " les chercheurs ont écrit dans leur article, prépublié sur arXiv. "Aux Etats-Unis., Royaume-Uni et autres pays, des modifications des règles réglementaires ont été apportées ou sont en train d'être modifiées pour ouvrir le TVWS aux opérations opportunistes d'utilisateurs sans licence (ou secondaires) sur une base de non-interférence avec les utilisateurs sous licence (c'est-à-dire les utilisateurs titulaires ou principaux)."

À la lumière de la réglementation à venir associée à l'utilisation du TVWS, les intervenants de l'industrie ont essayé de développer des normes qui pourraient permettre l'utilisation de TVWS en tirant parti de la technologie CR. CR est une forme de communication sans fil qui peut être programmée et configurée de manière dynamique afin de détecter les canaux de communication vacants à proximité et d'optimiser l'utilisation du spectre de radiofréquence (RF) disponible.

Toutes les normes nouvellement conçues reposent sur la technologie CR pour surmonter les problèmes d'interférence entre les réseaux. La coexistence des réseaux sans fil secondaires dans le TVWS peut être regroupée en deux grandes catégories :la coexistence hétérogène et homogène. Le premier implique la coexistence de réseaux utilisant différentes technologies sans fil (ex. wifi et bluetooth), tandis que les seconds la coexistence de réseaux utilisant la même technologie sans fil.

En outre, les schémas de coexistence peuvent être soit non collaboratifs, soit collaboratifs. Un schéma non collaboratif est utilisé lorsqu'il n'existe aucun moyen de coordonner des réseaux coexistants. Un schéma collaboratif, d'autre part, peut être utilisé dans les cas où des réseaux coexistants peuvent directement coordonner leurs opérations. Bien que les programmes de coexistence non collaboratifs soient moins chers et plus faciles à déployer, les schémas de collaboration sont souvent beaucoup plus efficaces.

"Dans ce document, nous présentons une architecture permettant la coexistence collaborative de réseaux CR hétérogènes sur TVWS, appelée ARchitecture de coexistence hétérogène symbiotique (PARTAGER), " les chercheurs ont écrit dans leur article, prépublié sur arXiv.

Comme son nom l'indique, la nouvelle approche imaginée par cette équipe de chercheurs s'inspire des relations inter-espèces observées dans les écosystèmes biologiques. En biologie, les relations symbiotiques impliquent la coexistence de différentes espèces qui forment des relations via une coordination indirecte.

"En imitant les relations symbiotiques entre les organismes hétérogènes dans l'écosystème stable, SHARE établit un mécanisme de coordination indirecte entre des réseaux CR hétérogènes via un système médiateur, ce qui évite les inconvénients de la coordination directe, " expliquent les chercheurs dans leur article.

L'architecture SHARE développée par les chercheurs permet à deux réseaux CR hétérogènes de coexister dans TVWS, via un mécanisme de coordination indirecte fondé sur un médiateur. Ce mécanisme évite les inconvénients typiquement associés aux mécanismes de coordination directe. Inspiré des modèles de l'écologie théorique, les chercheurs ont conçu deux algorithmes SHARE qui permettent à chaque réseau CR coexistant d'effectuer de manière autonome deux tâches clés de partage de spectre.

"SHARE comprend deux algorithmes de partage de spectre dont les conceptions ont été inspirées par des modèles et des théories bien connus de l'écologie théorique, à savoir, le modèle de compétition interspécifique et le modèle idéal de distribution gratuite, ", ont déclaré les chercheurs.

Les deux algorithmes SHARE développés dans cette étude permettent aux réseaux CR individuels de déterminer dynamiquement leur part de spectre, qui est proportionnel à leurs besoins en bande passante, et sélectionnez des canaux qui améliorent la forme physique du système. Dans leurs analyses et simulations, les chercheurs ont découvert que leur architecture garantissait un équilibre stable des réseaux coexistants, parvenir à une répartition équitable du spectre et maximiser l'adéquation du système.

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