Arquitectura de radio cognitiva para servicios masivos de IoT con acceso dinámico al espectro
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Date
2021-10-11Authors
Espinosa Buitrago, MónicaDirectors
Pérez Cerquera, Manuel RicardoPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Doctorado en Ingeniería
Obtained title
Doctor en Ingeniería
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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Citación
Metadata
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English Title
Cognitive radio architecture for massive internet of things services with dynamic spectrum accessResumen
En esta investigación se propone una arquitectura
cognitiva para servicios masivos de Internet de las cosas sobre Huecos
Espectrales en Televisión. La propuesta seleccionó la banda de frecuencia de
TVWS como la mejor para enfrentar el reto de escasez de espectro radioeléctrico
para servicios masivos de IoT. La arquitectura provee la lista de canales
disponibles a dispositivos IoT y tiene restricciones de Calidad de servicio
(QoS).
Definimos un mecanismo de acceso novedoso que se basa
en políticas regulatorias al interactuar con TVWS Geolocation Base de datos
(GLDB) a través del Protocolo de acceso a espacios en blanco (PAWS) para
proporcionar la lista de canales disponibles para dispositivos IoT. Con
respecto a restricciones de QoS, exploramos diferentes tipos de
implementaciones y referencias áreas de cobertura considerando un modelo de
probabilidad de pérdida de paquetes. Además, la investigación describe el
proceso de optimización para obtener la máxima área de servicio mientras se
mantiene una probabilidad de interrupción por debajo de un objetivo dado.
Además, aplicamos un mecanismo de macro-diversidad
para mejorar la
probabilidad de pérdida de paquetes con respecto a
nuestra propuesta y una topología con un solo dispositivo maestro. Podemos
evidenciar que la probabilidad promedio de pérdida de paquetes es reducido en
26% cuando la carga es igual al 80% en nuestra propuesta.
Abstract
This research proposes a novel
cognitive radio architecture for massive Internet of Things (IoT) services over
TV White Spaces (TVWS). The proposal considers TVWS as suitable frequency bands
for facing the limited spectrum problem for massive IoT services. The
architecture provides the available list of channels to IoT devices, and its
access mechanisms have Quality of Service (QoS) constrains. We define a novel
access mechanism that is based on regulatory policies by interacting with TVWS
Geolocation Database (GLDB) through the Protocol to Access White-Space (PAWS) for
providing the available list of channels to IoT devices. Regarding QoS
constraints, we explore different types of deployments and reference coverage
areas considering a packet loss probability model. In addition, the research
describes the optimization process to obtain the maximum service area while
maintaining an outage probability below a given objective. Moreover, we applied
a macro-diversity mechanism for improving the packet loss probability with
respect to our proposal and one Master Device (MD) topology. We can evidence
that the average packet loss probability is reduced in 26% when the load is
equal to 80% in our proposal.
Themes
Doctorado en ingeniería - Tesis y disertaciones académicasInternet de las cosas
Arquitectura de software
Análisis espectral
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