Analysis of Call Admission Control with Buffer in Cognitive Radio Networks

Shun-Ping Chung ； Yu-Shuen Zheng ； Yen-Ting Wu

《TANET2016 臺灣網際網路研討會》 2016 (2016/11) Pp. 221-226-040

https://doi.org/10.6679/TANET.2016.40

摘要

隨著多種先進無線通訊技術的出現，像是感測器網路和智慧型手機，數據傳輸速率越來越快。另一方面，有限的無線網路頻譜造成頻寬短缺的問題。靜態頻譜配置導致頻譜沒有效率的使用。為了增加短缺頻譜的使用率，感知無線電網路(CRN)被提出。我們考慮多重速率的感知無線電網路，其中每一個主要用戶的頻寬需求為一個通道，而每一個次要用戶的頻寬需求是依據所使用的連結允入控制(CAC)來決定。我們研究兩種連結允入控制的機制，分別為CAC1和CAC2。在CAC1中，每一個次要使用者使用一個通道，在CAC2中，每一個次要使用者使用大於一個的固定數目通道。在這兩種機制中，在任何時間點，主要使用者對於次要使用者擁有進接通道的佔先優先權。此外，為了減少被佔先的次要使用者的中斷機率，我們提出使用緩衝器去容納被佔先的次要使用者，直到超過他們的最大等候時間。當系統有足夠可用的通道時，在緩衝器排頭的次要使用者可以重新使用通道，並恢復服務。針對所有考慮的連結允入控制機制，在具有或沒有緩衝器的情況下，我們推導對應的解析模型。我們感興趣的效能指標分別為主要使用者和次要使用者的阻塞機率與成功送達率，以及次要使用者的中斷機率。為了比較起見，我們也呈現所有通道允入控制在具有或沒有緩衝器的情況下的效能指標。最後但並非最不重要的，我們使用Dev C++來撰寫電腦模擬以驗證解析結果的準確性。

關鍵字

感知無線電網路 ； 連結允入控制 ； 次要使用者中斷機率 ； 成功送達率

並列摘要

With the emergence of various advanced wireless communication technologies, such as sensor network and smart phones, the data transmission rate is getting faster and faster. On the other hand, limited wireless spectrum causes the problem of spectrum scarcity. The static spectrum allocation has resulted in an inefficient utilization of spectrum. To enhance the utilization of scarce spectrum, the cognitive radio network (CRN) is proposed. We consider the multi-rate CRN, where the bandwidth requirement of each PU is one channel, whereas that of each SU depends on the call admission control (CAC) used. We study two CAC schemes: CAC1 and CAC2. With CAC1, the bandwidth requirement of an SU is one channel, and that with CAC2 is a constant greater than one. In both CACs considered, PUs have the preemptive priority over SUs at any time. Furthermore, to reduce the dropping probability of preempted SUs, we propose to use a buffer to accommodate the preempted SUs until their maximum waiting time expires. If there are enough available channels, the SU at the head of buffer will reoccupy the channels and resume the service. We derive the analytical models for all CAC schemes with or without buffer. The performance measures of interest are the blocking probability and throughput for PUs and SUs, and the dropping probability for SUs. For comparison, we also present the performance of both CACs with and without buffer. Last but not least, computer simulation is written in dev C++ to verify the accuracy of the analytical results.

並列關鍵字

Cognitive radio network ； call admission control ； SU dropping probability ； throughput