Power control and multihop communication approaches for the coexistence of ieee 802.11af and iEEE 802.22 networks in tv white space

Abstract

Communication networks have been among the most important research fields of scientists in the recent years. Researches have been conducted in various different topics and contents as technology has evolved. As some new technologies become available some technologies become out of date. One of the outdated technologies in recent years is the analog TV broadcasting. With the shift from analog TV broadcasting to digital TV broadcasting the frequency bands of old analog TV broadcasting has become available for the implementation of new technologies. This spectrum is called TV White Space (TVWS). Due to wide coverage and good signal transmission properties in TVWS researchers and engineers have focused on developing standards for this valuable spectrum. Within the same period of time another new technology based on cognitive radios has been investigated and implemented. Among the standards and technologies developed for TV White Space one focus area has been to allow the access of unlicensed (secondary) users to the spectrum. Even though solutions for protecting the licensed (primary) users has been successful researches for protecting the secondary users in coexistence have not given conclusive results. Several of these researches are on the coexistence of iEEE 802.22 wireless regional area network and iEEE 802.11af wireless local area network. However due to the nature of two heterogeneous networks not communicating with each other there is a need for further coexistence mechanisms. in this thesis different from the earlier works busy tone based power control and multihop communication algorithms are implemented for different coexistence scenarios of iEEE 802.22 and iEEE 802.11af. interfering packet rate results and successful packet transmission rate results obtained via computer simulations and improved results are presented. in addition interfering packet rate results and successful packet transmission rate results are presented under realistic channel models ii and log-normal shadowing. The presented results are important to improve the results of existing busy tone based approaches.

Haberleşme ağları, son yıllarda bilim insanlarının en önemli çalışma alanları arasında yer almaktadır. Teknoloji geliştikçe birçok farklı konuda ve içerikte çalışmalar yürütülmüştür. Bazı yeni teknolojiler ortaya çıkarken, bazı teknolojilerin de süreleri dolmuştur. Son yıllarda süresi dolan teknolojilerden bir tanesi analog TV yayınıdır. Analog TV yayınından dijital TV yayınına geçişle birlikte, eski analog TV frekans bantları yeni teknolojilerin uygulanabilmesi için uygun hale gelmiştir. Bu tayf TV Beyaz Boşluğu (TVBB) olarak adlandırılmaktadır. TVBB'nin geniş kapsama alanı ve iyi sinyal iletim özellikleri sayesinde araştırmacılar ve mühendisler bu değerli tayf için standartlar geliştirmeye odaklanmıştır. Aynı zaman sürecinde, bilişsel radyolar tabanlı bir başka yeni teknoloji araştırılmış ve uygulanmıştır. TVBB standartları ve araştırmaları arasında bir odak alanı lisanssız (ikincil) kullanıcıların tayfa erişiminin izni olmuştur. Her ne kadar lisanslı (birincil) kullanıcılar için bulunan çözümler başarılı olsa da, ikincil kullanıcıların birlikte varolabilmeleri için yapılan çalışmalar kesin sonuçlar verememiştir. Bu araştırmaların bir kısmı IEEE 802.22 kablosuz bölgesel alan ağı ve IEEE 802.11af kablosuz yerel alan ağı üzerinedir. Bununla birlikte, iki heterojen ağın doğaları gereği birbiriyle haberleşememesi sonucu, ileri bir birlikte varolabilme yöntemine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tezde, önceki çalışmalardan farklı olarak, IEEE 802.22 ve IEEE 802.11af'nin farklı birlikte varolabilme senaryoları için meşgul tonu tabanlı güç kontrolü ve çok sekmeli haberleşme algoritmaları uygulanmıştır. Bilgisayar benzetimleri aracılığıyla paket girişim oranı sonuçları ve başarılı paket oranı sonuçları elde edilmiş ve geliştirilmiş sonuçlar sunulmuştur. Ek olarak, gerçekçi kanal modelleri ve log-normal gölgeleme altında paket girişim oranı ve başarılı paket oranı sonuçları sunulmuştur. Sunulan sonuçlar varolan meşgul tonu tabanlı yaklaşımların sonuçlarını geliştirmek adına önemlidir.