Готовый перевод Dynamic spectrum access protocols: Channel Change Protocol

Этот раздел опишет работу второго из двух протоколов DSA, применяемого в CWT SR, называемого протоколом "смены каналов" (CCP). CCP - протокол совместного использования диапазона, который позволяет первчиным и вторичным пользователям сосуществовать на одной и той же частоте диапазона беспрепятвсенно.

В особенности, CCP позволяет CWT SR детектировать возврат первичного пользователя аналогового FRS и управлять процедурами радио перестройки, чтобы переключаться на альтернативный, свободный участок диапазона.

Изначально CCP был разработан, чтобы отвечать специфическим требованиям the public safety response scenario в SDRC07. CCP подразделяется на два главных компонента. Первый - "определение превичных пользователей", который являет собой набор алгоритмов, которые непрерывно следят за текущим каналом, для того чтобы оперделить место возвращения первичного пользователя.

Второй - "запуск резерва", состоит из алгоритмов, которые прерывают текущие коммуникации, выбирают вакантный канал из списка резервных каналов, перенастраивают платформу SR на управление этим новым сигналом, выполняют перезагрузку и продолжают коммуникации.

Первая задача CCP - это определение первчиного пользователя (PUD). Предполагая, что первичные пользователи FRS передают FM- сигналы, а вторичные пользователи SR передают BPSK, QPSK или 8PSK сигналы, задача PUD состоит в дифференциации сигналов между аналоговыми и цифровыми видами модуляций.

Хотя существуют несколько способов дифференциации вида модуляции, CWT решило модифицировать CSMA алгоритм в существующем GNU Radio MAC уровне. Наша новая CSMA стратегия использует измерения принятой длины сигнального фрейма, применяя сенсоры, внедренные в PHY и MAC layer framework, и обеспечивает недорогое решение легко интегрированное в первый релиз CWT SR.

Наш CSMA алгоритм похож на традиционные "слушай-перед-тем-как-ты-говоришь" CSMA алгоритмы, но есть три важных модификации. Во-первых, во время режима приема, CCP переставляет таймер отката CSMA на ноль, после того, как целый цифровой фрейм был получен.

Это маленькая, но очень важная деталь; для потока фреймов, которые передаются непрерывно, таймер переставляется после каждого полного полученного фрейма, безотносительно прошел ли фрейм CRC проверку. Во-вторых, наш CSMA добавляет концепцию порога "расширенной несущей без демодуляции".

Если счетчик отката продлеваеет этот порог, CPP считает, что первичный пользователь вернулся на текущий канал, и сигнализирует MC для начала запуска процедур смены канала.

В-третьих, режим считывания несущей настроен на непрерывную работу, за искючением случая, когда SR узел дейсвительно передает фрейм. Это предотвращает SR от попыток "считывания своей же несущей".

Последнее изменение - ключевое в этом алгоритме, так как обычный CSMA алгоритм только проверяет канал по несущей, только до попытки передачи фрейма, вместо постоянной проверки - за исключением действительной отправки фрейма.

Конечный результат этих изменений состоит в том, что счетчик отката теперь обеспечивает CCP измерениями длины каждого входящего фрейма в реальном времени. Учитывая, что длина вторичного пользовательского фрейма фиксирована и хорошо известна, все, что длиннее ее, говорит о присутствии первчиного пользователя.

К примеру, 512-байтовый фрейм переданный на скорости 19,2 Кб/c занял бы 0,213 с. Длина "фрейма" для аналогового FM пользователя - это время, за которое пользователь переводит микрофон из режима "вкл" в режим "выкл".

Даже без разговора, простое переключение on-off займет 0,25 с. Если порог "расширенной несущей без демодуляции" должен быть выше, чем продолжительность цифрового фрейма, но короче, чем минимальное ожидаемое время включеня FM радио, таймер отката может действовать как эффективный дискриминатор между аналоговыми и цифровыми видами модуляций и как дискриминатор между первичными вторичными пользователями соответственно.

Рисунок 10 подчеркивает концептуальную работу CSMA алгоритма для PUD. Отдельные детали таймера отката не были отображены для удобства читателя.

Верхняя половина диаграммы показывает гипотетический сценарий, включающий в себя прием входящих цифровых фреймов(BPSK) от других вторичных пользователей и аналоговых фреймов(FM) от первичных пользователей FRS.

Нижняя половина диаграммы изображает соответствующее значение таймера задержки отката. На этом рисунке задержка откаты возрастает экспоненциально, когда несущая определена, но линейно убывает, если не определена.

Единственное критическое исключение имеет место быть, когда таймер задержки отката выставлен именно на ноль после демодуляции полного цифрового фрейма.

Задержка отката не переставляется на ноль в конце аналогового фрейма, и таймер задержки отката должен дойти до нуля перед тем, как узел сможет передать свой следующий фрейм. На рисунке 10, первичный пользователь был успешно детектирован на времени t0.

Эксперименты CPP с использованием от двух до трех соседних SRузлов c одним перескоком демонстрирует, что эта PUD техника чрезвучайно эффективна для различения первичных и вторичных пользователей в локальной близости SR.

Так или иначе, дальнейшее тестирование должно повысить производительность в сетях многими перескоками, как и математическое моделирование, необходимое для оценки результирующей пропускной способности сети.

Вторая задача CPP - переключение рабочего канала CWT SR, в случае, если PUD произошло. Переключение канала включат в себя две ключевые операции.

Первая - CCP должен выбрать свободный канал в доступном спектральном пробеле, вторая - СPP должен зпустить передачу управления частотой, путем отправки требуемой информации по перенастройке радио платформы.

Первая важная задача организовать один или более альтернативных каналов заблаговременно до PUD. Эти альтернативные каналы будут относиться к "резервным каналам", так как все SR узлы в соседней области немедленно зарезервируются под следующий свободный канал, если они определят первичного пользователя.

Множественные организованные заранее каналы требуются в ситуациях, когда многочисленные FRS радио внезапно начинают передачу, и первые несколько резервных каналов также становятся занятыми. В этом случае, SR узлы получат дополнительные альтернативные каналы в свое распоряжение.

К примеру, предполагая, что после встречи миногочисленные SR работают на канале А. Они все содержат идентичный словарь резервных каналов, таких как ( B, C, D).

Если FRS радио внезапно станут активными на каналах А и В, каждый узел CCP сначала определит первчиного пользователя на канале А, а затем переключится на канал В. После перехода на канал В, ССР снова определит первичного пользователя на канале В и переключится на канал С.

SR узлы останутся на канале C до того, как другой первичный пользователь определится, в таком случае они все переключатся на канал D.

Конечно, это подразумевает, что все узлы в соседней области выполняют PUD одновременно и успешно переключаются на следующий резервный канал, поддерживающий их синхронизацию.

Если синхронизация прерывается, и SR узлы теряют "соседей", оно может реактивировать их протоколы "встречи", для того чтобы локализировать и переподключиться с другими узлами.

В настоящее время для SDRC07, резервные каналы выбираются из свободного места, используя результаты главного SR сканирования/сортировки, а затем вручную вносятся во вторичные узлы в соседней области.

Будущие версии CWT SR станут включать стратегию, согласно которой словарь резеврных каналов будет автоматически распределяться со всеми узлами в соседней области, используя начальные каналы встречи и специальные конфигурационные и управляющие сообщения.

Как только все соседние узлы нашли друг друга через протокол "встречи", и у всех есть полный список резервных каналов, они готовы выполнить "прыжок" на альтернативный канал, когда наш CSMA алгоритм определит первичного пользователя.

Когда происходит PUD, CCP сигнализирует MC. MC в этом случае прервет все коммуникации, пересканирует среду PSD сенсором, чтобы обновить список резервных каналов( если требуется), переключится на свободный канал и затем продолжит коммуникации.

Чтобы переключить каналы, МС посылает команду "стоп" на радио платформу( уровни MAC и PHY), посылает новый набор конфигурационной информации, используя конфигурационные файлы XML, и перезапускает радио платформу командой "старт".

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/28834/97606

Переводчики: Dimonchik