Bilişsel radyo ağlarında çok ölçütlü karar verme yöntemlerine dayalı yeni bir spektrum yönetim modeli
A novel spectrum management model based on multi criteria decision making methods in cognitive radio networks
Yazar: ZHALEH SADREDDINI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞRUL ÇAVDAR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Bilgisayar destekli karar verme = Computer aided decision making ; Dinamik fiyatlandırma = Dynamic pricing ; Dinamik spektrum = Dynamic spectrum ; Kantitatif karar verme teknikleri = Quantitative decision making techniques ; Prezervasyon = Preservation ; Çok amaçlı karar verme = Multiobjective decision making ; Çok kriterli karar verme = Multi criteria decision making

Özet:
Son yıllarda kablosuz teknolojilerin gelişmesi ve bu alandaki uygulamaların artmasıyla birlikte spektrum bandına olan talep kullanıcılar tarafından artarak spektrum yönetim teknikleri önemli hale gelmektedir. Gelişen Lisanslı Paylaşımlı Erişim çerçevesi ve Bilişsel Radyo (CR) teknolojisi, gezgin ağlarda aynı frekans bandlarına erişen kullanıcılar arasında esnek spektrum paylaşımına olanak tanımaktadırlar. Böylelikle birincil kullanıcı ile ikincil bir kullanıcı arasındaki spektrumun kontrollü bir şekilde paylaşılmasına izin verilir. Bu tezde, CR ağlarında esnek spektrum yönetimi için kullanıcı memnuniyeti ile uyumlu bir spektrum yönetimi stratejisi önerilmiştir. Önerilen çerçevede, fiyatlandırma ve reddetme kurallarına dayanarak, birincil kullanıcının aktif olmadığı durumlarda ikincil kullanıcının nasıl hizmet alabileceği Çok Ölçütlü Karar Verme yöntemleri ile belirlenmektedir. Öte yandan, birincil kullanıcıların aktif olduğu zamanlarda ikincil kullanıcıların işgal ettikleri lisanslı spektrum bandların boşaltması yerine spektrum el değiştirme prosedürünü etkin bir şekilde uygulamak ve kullanıcıların memnuniyetini artırarak toplam hizmet süresini, spektrum kullanımını ve deneyim kalitesini en üst düzeye çıkarmak için bir karar verme modeli önerilmiştir. Simülasyon modeli için girdi olarak, 3GPP LTE-A kapalı hücresel sistemde gerçekleştirilen ölçüm seti kullanılmıştır. Simülasyon sonuçları, uygun politikaların seçilmesinin, kullanıcıları spektrum bandı fiyatı hakkında adil bir şekilde değerlendirmesine ve kullanıcı faaliyet oranına göre ağ gelir verimliliğini artırırken kullanıcıların daha az servis dışı olması ve böylelikle kullanıcı memnuniyetinin sağlanmasına neden olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Motivated by a steadily increasing demand for efficient spectrum utilization, it becomes crucial to revise the existing radio spectrum management techniques. The emerging Licensed Shared Access (LSA) regulatory framework and Cognitive Radio (CR) technology enable flexible spectrum sharing in HetNet which allows for controlled sharing of spectrum between a Primary User (PU) and a Secondary User (SU). In this thesis, an advanced user satisfaction-aware spectrum management strategy for dynamic spectrum management in CR Networks (CRNs) is proposed. The proposed frameworks are based on the Mobile Network Operators (MNOs) decision policy that combines both pricing and rejection rules via Multi Criteria Decision Making (MCDM) methods which decide how a SU can get a service when PU is inactive. On the other hand, one of the issues to be solved is the need to move SUs from the rented spectrum band whenever the PU needs it. The potential solution for this problem is represented by spectrum handoff, which aims to help SUs to find suitable network resources to resume the unfinished transmissions somewhere else. Inspired by this, we propose a decision making model in order to efficiently implement the handoff procedure and treat SUs to maximize total service time, spectrum utilization and the Quality of Experience (QoE) by increasing the users' satisfaction. As an input for our simulation model, we have used the set of measurements performed in real 3GPP LTE-A indoor cellular system. Simulation results illustrate that the selecting appropriate policy leads to charge SUs fairly and decrease the number of eliminated SUs while improving spectrum utilization and increasing network revenue efficiency in both off-peak and peak hours.