طراحی پروتکل مسیریابی واکنشی برای بهینه‌سازی سوئیچینگ کانال‌ها در شبکه‌های ارتباطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد،دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

2 دانشیار،دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

3 استادیار،دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران

چکیده

در شبکه‌های رادیو شناختی، کاربران ثانویه تلاش می‌کنند تا در غیاب کاربران اولیه و با کمک دسترسی فرصت‌طلبانه، از طیف فرکانسی بدون ایجاد اختلال بهره‌برداری کنند. با این حال، بازگشت ناگهانی کاربران اولیه ممکن است تداخلات جدی ایجاد کرده و در محیط‌های پویا منجر به افزایش تعداد سوئیچینگ کانال شود. همچنین، در بسترهایی مانند شبکه‌های سیار موردی، تحرک کاربران به ناپایداری شبکه افزوده و چالش‌هایی مانند مسیریابی را تشدید می‌کند. برای مقابله با این چالش‌ها، این پژوهش یک پروتکل مسیریابی واکنشی را ارائه می‌دهد که به‌طور خاص برای شبکه‌های رادیو شناختی با گره‌های متحرک طراحی شده است. این پروتکل با بهره‌گیری از تحلیل تقاطع‌ها، مدل‌های حرکتی و قابلیت‌های پیشرفته رادیو شناختی، به کاهش چشمگیر سوئیچینگ کانال، کاهش احتمال تداخل میان کاربران، و بهره‌برداری بهینه از دسترسی تصادفی کانال‌ها می‌انجامد. همچنین، با حذف وابستگی به کانال کنترلی مشترک و افزایش پایداری مسیرها از طریق محاسبه زمان انقضای پیوند، رویکردی کارآمد و مقرون‌به‌صرفه برای ایجاد ارتباطات پایدار در شبکه‌های پویا ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Designing a Reactive Routing Protocol for Optimizing Channel Switching in Communication Networks

نویسندگان [English]

  • sanaz amirbeygi 1
  • Mahdieh Ghazvini 2
  • Omid Abedi 3
1 Master's degree, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
2 Associate Professor, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
3 Assistant Professor, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
چکیده [English]

In cognitive radio networks, secondary users strive to exploit the frequency spectrum in the absence of primary users without causing interference through opportunistic access. However, the sudden return of primary users can cause serious interference and lead to an increase in channel switching in dynamic environments. Moreover, in platforms such as mobile ad hoc networks, user mobility adds to network instability and intensifies challenges such as routing. To address these challenges, this research presents a reactive routing protocol specifically designed for cognitive radio networks with mobile nodes. This protocol, by utilizing intersection analysis, mobility models, and advanced cognitive radio capabilities, results in a significant reduction in channel switching, decreased probability of interference between users, and optimal utilization of random channel access. Additionally, by eliminating dependency on a common control channel and increasing path stability through link expiration time calculation, it provides an efficient and cost-effective approach for establishing stable communications in dynamic networks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cognitive radio networks
  • Mobile ad hoc networks
  • Interference
  • Reduce channel switching
  • Spectrum mobility

Smiley face

https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

[1] C. Tripp-Barba . et al, Survey on routing protocols for vehicular ad hoc networks based on multimetrics. Electronics, 2019. 8(10): p. 1177.
 
[2] M. Abtahi, ‘’Radio Cognitive Networks,’’ The Second National Conference on Computer, Information Technology and Islamic Communication of Iran, Qom, 2016.)In Persian(
 
‌‌‌[3]‌ ‌ M. ‌ A. ‌ Hossain, R. ‌ Md ‌ Noor ‌، S. R.‌ Azzuhri ‌، M. R.‌ Z'aba ‌، I. Ahmedy, K. L. ‌ A. ‌ Yau, and C. ‌ Chembe,‌‘’Spectrum sensing  challenges & their solutions in cognitive radio based vehicular networks,’’ International Journal of Communication System, 2021
 
[4] A. Jee, S. Hoque, and W. Arif, ‘’Performance analysis of                             secondary users under heterogeneous licensed spectrum    environment in cognitive radio ad hoc networks,’’ Annals of Telecommunications, 2020, p. 1-13
 
‌‌[5]  A. S. Cacciapuoti, M. Caleffi, and L. Paura, ‘’Reactive routing  ‌‌ for ‌ mobile cognitive radio ad hoc networks,’’ Ad Hoc ‌ Networks, 2011. 10(5): p. 803-815. 
                                    
 
‌ [6] A. Shakeel, R.‌ Hussain, A.‌ Iqbal, I. ‌ Latif Khanet, Q. ‌ U.‌ Hasan, and ‌ S. ‌ Ali ‌ Malik,‌‘’Spectrum Handoff based on Imperf   Channel State Prediction Probabilities with Collision   Reduction in Cognitive Radio Ad Hoc  Networks,’’ Sensor 2019, 19,21.
 
[7] S. Omar, O.‌ El ‌ Ghandour, and Ahmed M. A, El-Haleem ‘’Multipath Activity Based Routing ‌ Protocol for Mobile ‌ Cognitive Radio Ad Hoc ‌ Networks,’’‌ Wireless ‌ Communications ‌ and Mobile ‌ Computing,‌2017.                                                                              
[8] O. Abedi, and R. ‌ Berangi, ‘’Mobility assisted spectrum aware ‌‌ routing protocol for cognitive radio ad hoc ‌ networks,’’‌‌ J.‌ Zhejiang ‌ Univ ‌-‌ Sci.‌ C,‌ 2013.‌14(11):‌‌ p.‌873-886                                                                       ‌
‌[9] S.‌ Yogarayan, S .F .A .Razak, A.‌ Azman,‌ M.F.A ‌. Abdullah, S. Z .Ibrahim, and K .J. Raman, ‘’A Review of Routing Protocols for  Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs),’’ (ICoICT), 2020, IEEE.          
                          ‌
        ‌[10] T. K. ‌ Bhatia, RK. Ramachandran, R. Doss, and L. Pan, ‘’A comprehensive review on the ‌ ‌‌ vehicular ad-hoc networks,’’ (ICRITO),2020, IEEE.     
 
        ‌‌[11] Y. S. DEVI, M. ROOPA,’’Performance analysis of ‌ routing protocols IN vehicular adhoc networks,’’ ‌ Materials Today: Proceedings, 2021. 
 
         ‌[12] S. Akter and N. Mansoor, ‘’A spectrum aware mobility              pattern based routing protocol for CR-VANETs,’’ (WCNC), 2020,               IEEE.   
                                                                                  
‌[13] K.N. Tayade, Enhancement of Link Stability and Connectivity in Vehicular Ad hoc Networks. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 2021. 12(1S): p. 266.
‌‌[
         ‌[14] L.Ding,et al, Rosa: distributed joint routing and dynamic spectrum allocation in cognitive radio ad hoc networks. in Proceedings of the 12th ACM international conference on Modeling, analysis and simulation of wireless and mobile systems. 2009.
          ‌[15] Y .Teekaraman, H. Manoharan, A.R, Basha, & A. Manoharan, Hybrid optimization algorithms for resource allocation in heterogeneous cognitive radio networks. Neural Processing Letters, 2023.  55(4), 3813-3826.
 
[16] ‌‌ S. S.‌ A. Rahim,‌ and S. S. M. ‌ Charandabi, ‘’Improving the use of frequency spectrum  with the introduction  of radio cognitive networks,’’ Second  International Conference on Science and Engineering, Turkey, Istanbul, 2015 (In Persian(.