Diego Armando Giral Ramirez – författare

El crecimiento de las aplicaciones inalámbricas plantea nuevos desafíos a los futuros sistemas de comunicación, como el uso ineficiente del espectro radioeléctrico. Las redes de radio cognitiva surgen como una solución a los problemas de escasez de espectro y uso ineficiente del recurso espectral, mediante el acceso dinámico al espectro. Estas redes están caracterizadas por percibir, aprender, planificar (toma de decisiones) y actuar de acuerdo con las condiciones actuales de la red. El objetivo general de una red de radio cognitiva consiste en que el usuario secundario acceda de manera oportuna a un canal de frecuencia disponible en una banda licenciada, sin generar interferencia al usuario primario, lo cual se puede lograr con una adecuada toma de decisión espectral.La probabilidad de que dos o más usuarios secundarios elijan el mismo canal es alta, especialmente cuando el número de usuarios secundarios es mayor que el número de canales disponibles, y cuantos más usuarios secundarios seleccionen el mismo canal, menor será la utilidad que cada uno pueda obtener y el número de interferencias por acceso simultáneo será mayor.El desafío consiste entonces en dotar los nodos de una red descentralizada con la capacidad de aprender del entorno, proponiendo estrategias que les permita a los usuarios secundarios tomar decisiones e intercambiar información de forma cooperativa o competitiva, en un ambiente de acceso multiusuario al espectro. Asimismo, este libro busca resolver la pregunta: ¿cómo y en qué medida se puede reducir la tasa de handoff espectral en redes de radio cognitiva descentralizadas con un enfoque multiusuario y colaborativo?

La decisión espectral es un aspecto clave para mejorar el desempeño en las redes de radio cognitiva descentralizadas. Los usuarios secundarios deben tomar decisiones inteligentes en función de la variación del espectro y de las acciones adoptadas por otros usuarios secundarios. A partir de esta dinámica, la probabilidad de que dos o más usuarios secundarios elijan el mismo canal es alta, especialmente cuando el número de usuarios secundarios es mayor que el número de canales disponibles, debido a la externalidad negativa de la red; cuantos más usuarios secundarios seleccionen el mismo canal, menor será la utilidad que cada usuario secundario pueda obtener y el número de interferencias por el acceso simultáneo será mayor. Por esto, para modelar la red bajo parámetros de tráfico realistas, es necesario tener en cuenta la colaboración entre usuarios secundarios. Este libro de investigación presenta una propuesta para mejorar el proceso de toma de decisiones en una red de radio cognitiva descentralizada, y así dotar a los nodos con la capacidad de aprender del entorno, proponiendo estrategias que les permitan a los usuarios secundarios intercambiar información de forma cooperativa o competitiva.

El handoff espectral, en las redes de radio cognitiva, ocurre cuando el usuario secundario debe dejar el canal de frecuencia que está utilizando y continuar su comunicación en otra oportunidad espectral. Este proceso es un aspecto clave para garantizar una adecuada calidad de servicio y mejorar el desempeño en las comunicaciones del usuario secundario. Este libro de investigación tiene por objetivo presentar una propuesta de modelo adaptativo multivariable de handoff espectral para redes móviles de radio cognitiva. Para lo anterior, se desarrollaron tres algoritmos para la toma de decisiones durante un handoff espectral, con diferentes enfoques: difuso, realimentado y predictivo; estos conforman el modelo adaptativo multivariable de handoff espectral propuesto. Para evaluar el nivel de desempeño de los algoritmos desarrollados se realizó un análisis comparativo entre estos y los algoritmos de handoff espectral más relevantes en la literatura actual. A diferencia de los trabajos relacionados, la evaluación comparativa se validó a través de una traza de datos reales de ocupación espectral capturados en la banda de frecuencia GSM y Wi-Fi, que modelan el comportamiento real de los usuarios primarios. En la fase de validación, se propusieron ocho escenarios de evaluación, al considerar, dos tipos de redes: GSM y Wi-Fi, dos clases de aplicaciones: tiempo-real y mejor-esfuerzo, dos niveles de tráfico: alto y bajo, y diez métricas de evaluación.