Network Coding for Cognitive Radio Networks

Le Reti Radio Cognitive sono una tecnologia promettente che potrà essere utilizzata in un futuro molto prossimo, come soluzione possibile al problema di spettro limitato riscontrato nelle reti wireless tradizionali. Le recenti innovazioni tecnologiche su Software Defined Radio hanno permesso lo sviluppo di ricetrasmettitori radio sufficientemente flessibili, in grado di modificare dinamicamente i loro parametri di trasmissione, al fine di sfruttare in modo efficiente le risorse radio disponibili. Questa maggiore capacita di auto-adattarsi in risposta alle interazioni con l'ambiente circostante rende le radio cognitive i candidati ideali per l'accesso opportunistico nelle bande dello spettro radio utilizzate dagli utenti primari. Poiché gli utenti primari hanno diritto ad accedere alle proprie risorse dello spettro in qualsiasi momento e luogo, entro i limiti contrattuali imposti dalle autorità di gestione dello spettro radio, le radio cognitive devono effettuare la scansione e identificare le porzioni dello spettro non utilizzate dagli utenti primari. Inoltre, al fine di non interferire con tali utenti, esse devono liberare rapidamente lo spettro radio, ogniqualvolta l'utente primario inizi ad utilizzare la propria banda di frequenze. La coesistenza tra radio cognitive e utenti primari e' un obiettivo molto ambizioso. Inoltre, quando si considera la normale evoluzione delle reti radio cognitive a sistemi più complessi, le sfide e i problemi da affrontare aumentano notevolmente. In particolare, la capacita intrinseca delle radio cognitive di basare le proprie decisioni sulla propria visione locale dello spettro radio rende il loro funzionamento sensibile a molte tipologie di attacco. Quindi, in tale ambiente, meccanismi come la cooperazione, l'apprendimento e la negoziazione sono di aiuto alle radio cognitive nel prendere le decisioni necessarie a garantire le proprie comunicazioni senza interferire con quelle degli utenti primari. In questa tesi si presenta un'architettura innovativa per le Reti Radio Cognitive che utilizza la tecnica di network coding per lo scambio di informazioni di controllo tra i nodi, riguardo lo stato dell'ambiente radio, in modo rapido, coerente e affidabile. Questa informazione viene successivamente utilizzata dalle radio cognitive per eseguire il rilevamento cooperativo degli utenti primari e il riutilizzo efficiente dello spettro a disposizione, garantendo una comunicazione robusta e una reazione tempestiva ai cambiamenti dello stato delle risorse radio.