TDMA-tabanlı bir bilişsel radyo ağının sonlu birincil ve ikincil kullanıcılar için modellenmesi, benzetimi ve çağrı başarım analizi
Modeling, simulation and call performance analysis of a TDMA-based cognitive radio network with finite primary and secondary users
Yazar: Atmaca, Sedat
Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 14 No. 1, 2023
Anahtar kelimeler: Data Communications ; Veri İletişimleri ; Cognitive radio,Markov chain,Time Division Multiple Access ; Bilişsel radyo,Markov zinciri,TDMA

Bu makalede; TDMA-tabanlı bir bilişsel radyo ağı modellenmiş ve ağdaki ikincil kullanıcıların (İK’ların) çağrı başarımı farklı birincil ve ikincil kullanıcı trafik parametreleri ile farklı zaman dilimi sayıları için analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen modelde birincil kullanıcılar, ortam erişim kontrol mekanizmasında klasik çözümlerden farklı olarak Zaman Bölmeli Çoklu Erişim tekniği kullanmakta, ayrıca ikincil kullanıcılar, birincil kullanıcılar tarafından kullanılmayan zaman dilimlerinden fırsatçı bir yaklaşımla yararlanmaktadır. Geliştirilen ağ modelinde, birincil kullanıcıların kanala erişimde ikincil kullanıcılara göre yüksek önceliğe sahip oldukları ve ikincil kullanıcıların kanal kullanımından etkilenmedikleri varsayılmaktadır. Bilişsel radyo ağının başarımı iki boyutlu sürekli Markov zinciri kullanılarak çağrı-tıkanma ve çağrı-düşme olasılıkları açısından analitik olarak detaylıca analiz edilmiştir. Ayrıca, ilgili ağ modelinin Monte-Carlo benzetimi gerçekleştirilmiş ve benzetim sonuçları analitik sonuçlar ile doğrulanmıştır. Elde edilen benzetim sonuçlarına göre, İK varış hızı λ_s=0,07 ve zaman dilimi sayısı N=4 olduğunda İK çağrı-tıkanma olasılığı 0,0347 iken  N=6 için bu değer %95 iyileşerek 0,00172 değerini ve N=8 için ise %99 iyileşerek 0,00034 değerini aldığı görülmüştür.

In this article; a TDMA-based cognitive radio network is modeled and the call performance of secondary users in this network is analyzed for different primary and secondary user traffic parameters and for different numbers of time slots. In our model, primary users utilize Time Division Multiple Access technique as the media access control mechanism, differing from well-known classical approaches, and by means of an opportunistic approach, secondary users take advantage of time slots not used by primary users. In addition, in the proposed network model, it is assumed that primary users have higher priority in accessing the channel than secondary users and are not affected by secondary users’ channel occupation. The performance of the cognitive radio network is analyzed in detail in terms of call-block and call-drop probabilities using a two-dimensional continuous Markov chain. In addition, the Monte-Carlo simulation of the proposed network model has been performed, and the obtained analytical results have been verified by the simulation results. According to the simulation results obtained, when the SU (secondary user) arrival rate is λ_s=0,07 and the number of time slot is N=4, the call block probability of SU is 0.0347, when the number of time slot is N=6, this value is improved by 95% to 0.00172 and when the number of time slot is N=8, value is improved by 99% to 0.00034.