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Aprimorando o Reuso do Espectro em Redes Oportunistas: Um Estudo de Caso Felipe M. Modesto 1 , André C. Drummond 1 , Jacir L. Bordim 1 1 Departamento de Ciência da Computação, Universidade de Brasília, Brasilia – DF – Brasil [email protected], [email protected], [email protected] Abstract. Opportunistic access is a new approach to spectrum allocation de- veloped to explore underutilized portions of the licensed spectrum. One of the main problems faced in spectrum reuse is the difficulty secondary users have to efficiently explore spectrum opportunities. This work considers the realistic mo- deling of primary and secondary users spectrum access as an evaluation model for dynamic spectrum access protocols. Secondary access was evaluated based on spectrum modeling based on the following parameters: size of the accessi- ble spectrum K, number of channels allocated per communication λ, spectrum availability rate P , primary and secondary data packet sizes T UP t and T US t and spectrum sensing time T s . The results obtained show that the availability rate P and primary data packet sizes T UP t affect secondary access significan- tly and that secondary users adaptation allows for efficient spectrum resource exploitation. The percentage of successful communications vary from 1% when spectrum conditions are not adequate to 98% when conditions are optimal. Resumo. Acesso oportunístico é um novo modelo de alocação de espectro cujo objetivo é reaproveitar porções subutilizadas do espectro licenciado. Um dos problemas enfrentados durante reuso de espectro é a dificuldade que usuários secundários têm de obter retorno eficiente das oportunidades de acesso dis- poníveis. Este trabalho considera a modelagem do espectro de forma realista como mecanismo para uma avaliação de um protocolo de acesso secundário. O acesso secundário ao espectro foi avaliado com base em uma modelagem feita em função de um conjunto de parâmetros: dimensão do espectro acessível K, número de canais alocados por comunicação λ, taxa de disponibilidade do espectro P , tempo de transmissão de usuários primários T UP t , tempo de trans- missão de usuários secundários T US t e tempo de sensoriamento T s do espectro. Os resultados obtidos demonstram que a boa caracterização dos parâmetros de acesso tanto de usuários primários quanto secundários permite uma melhor utilização dos recursos existentes. Foi verificado a disponibilidade do espectro e o tamanho dos pacotes de dados primários influenciam significativamente o acesso secundário de forma que o acesso secundário efetivo varia de 1% à 98% em função destes parâmetros. 1. Introdução O crescimento na variedade e densidade de dispositivos sem-fio motiva a crescente de- manda por espectro eletromagnético. Este aumento criou um cenário artificial de es- cassez de espectro (do inglês Spectrum Scarcity) [Fette 2006]. Entretanto, diversos es- tudos demonstram que a escassez promovida pelo atual modelo de alocação é artificial Anais do 4º Workshop de Redes de Acesso em Banda Larga – WRA 2014 35

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Aprimorando o Reuso do Espectro em Redes Oportunistas:Um Estudo de Caso

Felipe M. Modesto1, André C. Drummond1, Jacir L. Bordim1

1 Departamento de Ciência da Computação,Universidade de Brasília, Brasilia – DF – Brasil

[email protected], [email protected], [email protected]

Abstract. Opportunistic access is a new approach to spectrum allocation de-veloped to explore underutilized portions of the licensed spectrum. One of themain problems faced in spectrum reuse is the difficulty secondary users have toefficiently explore spectrum opportunities. This work considers the realistic mo-deling of primary and secondary users spectrum access as an evaluation modelfor dynamic spectrum access protocols. Secondary access was evaluated basedon spectrum modeling based on the following parameters: size of the accessi-ble spectrum K, number of channels allocated per communication λ, spectrumavailability rate P , primary and secondary data packet sizes TUP

t and TUSt

and spectrum sensing time Ts. The results obtained show that the availabilityrate P and primary data packet sizes TUP

t affect secondary access significan-tly and that secondary users adaptation allows for efficient spectrum resourceexploitation. The percentage of successful communications vary from 1% whenspectrum conditions are not adequate to 98% when conditions are optimal.

Resumo. Acesso oportunístico é um novo modelo de alocação de espectro cujoobjetivo é reaproveitar porções subutilizadas do espectro licenciado. Um dosproblemas enfrentados durante reuso de espectro é a dificuldade que usuáriossecundários têm de obter retorno eficiente das oportunidades de acesso dis-poníveis. Este trabalho considera a modelagem do espectro de forma realistacomo mecanismo para uma avaliação de um protocolo de acesso secundário.O acesso secundário ao espectro foi avaliado com base em uma modelagemfeita em função de um conjunto de parâmetros: dimensão do espectro acessívelK, número de canais alocados por comunicação λ, taxa de disponibilidade doespectro P , tempo de transmissão de usuários primários TUP

t , tempo de trans-missão de usuários secundários TUS

t e tempo de sensoriamento Ts do espectro.Os resultados obtidos demonstram que a boa caracterização dos parâmetrosde acesso tanto de usuários primários quanto secundários permite uma melhorutilização dos recursos existentes. Foi verificado a disponibilidade do espectroe o tamanho dos pacotes de dados primários influenciam significativamente oacesso secundário de forma que o acesso secundário efetivo varia de 1% à 98%em função destes parâmetros.

1. IntroduçãoO crescimento na variedade e densidade de dispositivos sem-fio motiva a crescente de-manda por espectro eletromagnético. Este aumento criou um cenário artificial de es-cassez de espectro (do inglês Spectrum Scarcity) [Fette 2006]. Entretanto, diversos es-tudos demonstram que a escassez promovida pelo atual modelo de alocação é artificial

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e que, de fato, as taxas de uso do espectro são bastante baixas, mesmo em regiões ur-banas [Cabric et al. 2005, Taher et al. 2011]. Em especial, percebe-se uma superlotaçãode frequências não licenciadas, como as bandas Industrial, Scientific and Medical (ISM)quando comparadas com altas taxas de disponibilidade percebida em frequências propri-etárias [Arslan 2007].

Acesso Dinâmico ao Espectro (do inglês Dynamic Spectrum Access) emerge comouma alternativa, que torna possível o desenvolvimento de novas tecnologias na forma doreuso de espectro. A implementação de Acesso Dinâmico tem como objetivo permitirum aumento na eficiência do espectro [Zhao and Sadler 2007]. Em redes de Acesso Di-nâmico, há duas classes de usuários: (i) usuário primários (UP), ou detentor de licença,e (ii) o usuário secundário (US), também chamado de oportunista. Enquanto o UP temgarantia de acesso e uso das frequências licenciadas, o US somente pode explorar opor-tunidades, isto é, momentos em que as faixas licenciadas estejam ociosas. Usuários Pri-mários possuem garantia de acesso ao espectro, no entanto, acessam o espectro de formairregular e em diversos momentos o espectro licenciado apresenta alta taxa de disponibili-dade. Caso o espectro licenciado seja pouco utilizado, o acesso é permitido a um segundoconjunto de usuários, conhecidos como Usuários Secundários (US). USs têm direito deexplorar porções de espectro não utilizadas por UPs. Quando acesso é concedido aos USs,estes devem adotar mecanismos que garantam que não haja interferência em comunica-ções primárias, protegendo os detentores de licença [Zhao and Sadler 2007]. Garantir quecomunicações secundárias não interfiram no acesso primário é fundamental, pois não épossível prever o acesso primário com precisão. Consequentemente, é de grande interesseo estudo de mecanismos que resultem em melhorias no reuso de espectro. Vários traba-lhos propõem técnicas com este objetivo e em muitos casos características do espectro sãoavaliadas [Jia et al. 2008, Höyhtyä et al. 2008, Jiang et al. 2008]. Apesar de não possibi-litar a previsão de uso, a análise do comportamento do espectro permite que USs tomemdecisões e tornem seu acesso ao espectro mais objetivo e eficiente. Dentre as caracte-rísticas estudadas, a taxa de disponibilidade do espectro é uma das mais consideradas.Em [Jia et al. 2008, Tan and Le 2012] os autores consideram a taxa de disponibilidadecomo parâmetro em seus modelos de comunicação. Similarmente, em [Takyu et al. 2011,Wang et al. 2007] propõem modelos de sensoriamento considerando a disponibilidade doespectro. [Cheng and Zhuang 2011, Kim and Shin 2008, Jiang et al. 2009] sugerem téc-nicas para a seleção ótima de canais. Estes trabalhos são exemplo do conjunto de estudosrelacionados ao acesso dinâmico. Entretanto, na literatura existente, são feitas conside-rações limitadas sobre o uso do espectro, e não há trabalhos que estudem a influência deparâmetros de comunicação como o tamanho médio de pacotes de dados e intervalo decomunicação, dentre outros, no uso do espectro por USs.

O objetivo deste trabalho é demonstrar que a eficiência de redes secundárias de-pende de características do meio e do comportamento de UPs e USs. Para isto, ao longodo texto, será descrito como o tamanho dos pacotes de dados, intervalo de comunicaçãoe outras características dos processos de comunicação primários e secundários serão tra-tados. A partir dos parâmetros listados, define-se um modelo de coordenação e acessoao espectro. Com base neste modelo é demonstrado que a seleção de parâmetros adequa-dos é capaz de aumentar significativamente a qualidade do uso do espectro por USs. Sãoapresentadas estratégias para aproveitamento das oportunidades do espectro que permi-tem aproveitamento de até 98% das oportunidades de acesso.

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O restante deste texto está organizado da seguinte forma: Na Sessão 2 são descritasas características do modelo de rede consideradas neste trabalho e quais os parâmetrosdefinidos na modelagem do acesso. A Sessão 3 lista os resultados obtidos pela simulaçãodo modelo proposto. Por último, na Sessão 4 são apresentadas as conclusões sobre oestudo.

2. Modelo de AcessoConsidere um conjunto finito de canais C = {c1, c2, · · · , cK} todos capazes de pro-porcionar a mesma vazão, tal que |C| = K canais de dados estejam disponíveis semque haja sobreposição das frequências de dois canais distintos. O acesso a um canalci ∈ C é dividido em Unidades de Tempo (UT) de forma que transmissões primáriase secundárias sejam iniciadas no início de uma UT, podendo durar uma ou mais UTs.De acordo com a taxonomia apresentada em [Shi et al. 2009], o modelo de acesso se-cundário pertence à classe dos protocolos de comunicação sincronizados. Semelhantea [Jia et al. 2008, Hamdaoui and Shin 2008, Hsu. et al. 2007], além dos K canais utili-zados para a transferência de dados, considera-se a existência de um canal adicional,chamado de canal de controle, utilizado para a gerência do acesso ao espectro. O modelode acesso secundário segue a divisão em UTs e USs são capazes de transmitir pacotes dedados em λ (1 ≤ λ ≤ K) canais simultaneamente.

Durante a etapa de coordenação, os USs estabelecem conexão e decidem sobreo início de uma transmissão. Os usuários trocam informações sobre seus interesses edefinem dentre vários aspectos, o número de canais utilizados para a transmissão λ e otamanho do pacote de dados a ser transmitido TUS

t . Os usuários então procedem para aetapa de sensoriamento e sensoriam os canais de dados um por vez com tempo de sensori-amento de cada canal sendo Ts. Após sensoriar os canais escolhidos para a comunicação,os usuários transmitem um pacote de dados nos canais que foram avaliados como dispo-níveis.

Esta solução é bastante simples, mas não define como os parâmetros de comuni-cação como o número de canais alocados a comunicação e o tamanho do pacote de dadostransmitido são definidos. Adicionalmente, para que possa haver coordenação entre múl-tiplos usuários, é necessário algum mecanismo de coordenação. A abordagem mais co-mumente adotada pela literatura existente é a definição de valores fixos para os parâmetrosde acesso ao espectro e foco na modelagem do processo de comunicação. Desta forma,em geral, não são feitas considerações significativas sobre a decisão de escolha destes pa-râmetros e tampouco é avaliada a influência das variações destes parâmetros no processode comunicação. Por este motivo, este trabalho tem como objetivo estudar a influênciados parâmetros de comunicação no uso do espectro. Para isto, define-se um modelo deacesso baseado na literatura existente que permite o estudo do processo de comunicação.Neste cenário, o ciclo de comunicação é dividido em três etapas: (i) coordenação, (ii)sensoriamento e (iii) transmissão. Entretanto, para que seja possível a coordenação en-tre USs, estes devem primeiramente trocar informações no canal de controle. Esta trocacaracteriza a etapa de coordenação, na qual usuários compartilham informações sobre oespectro e suas comunicações. Dentre as informações trocadas, estão o estado dos ca-nais e o resultado das comunicações do último ciclo de comunicação. Estas informaçõessão utilizadas para decidir como o espectro será dividido. O resultado da coordenaçãoentre usuários secundários é a tabela de divisão do espectro e o tempo limite do ciclo de

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transmissão.

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Tempo

Canal

sT DT

UT

Figura 1: Exemplo de processo de comunicação com 1 canal de dados.

Antes de explorar um canal ci, USs devem verificar a disponibilidade deste canal.O tempo necessário para verificar a disponibilidade de um canal ci, em UTs, é igual a Ts.Para que o modelo não perca generalidade, entende-se que Ts é um processo que envolvetarefas adicionais, como o período de reserva do canal semelhante ao modelo definidoem Jia et al. [Jia et al. 2008]. Considera-se que um único canal é sensoriado por vez eque o processo de sensoriamento é isento de erros [Jia et al. 2008]. Considere o modelode comunicação intuitivo para USs ilustrado na Figura 1, onde Ts = 2 e λ = 1. Nestecenário, os usuários acessam o canal c1 e verificam a disponibilidade do canal ao longode duas unidades de tempo. Após o sensoriamento, os usuários verificam que o canal estádisponível e transmitem um pacote de dados de tamanho Tt = 20 UTs. Como um únicocanal foi utilizado, o tempo de transmissão é TD = 20 UTs.

Cenario 02

tempo

Canal

Cenario 03

tempo

Canal

Cenario 01

tempo

Canal

Cenario 04

tempo

Canal

Figura 2: Possíveis resultados do sensoriamento e exploração do espectro.

Neste exemplo, o espectro avaliado estava disponível. Entretanto, durante a explo-ração do espectro, USs se deparam com cenários de disponibilidade distintos. A Figura 2ilustra os possíveis resultados do sensoriamento e exploração de um canal com Ts = 2.Em cada cenário, é listada uma combinação de resultado de sensoriamento e transmissãode dados. Nos exemplos listados demonstra-se que a não garantia de acesso ao espectroafeta o uso independentemente da capacidade de sensoriamento de um US. Percebem-setrês possíveis resultados para o acesso ao espectro:

• Indisponibilidade de Espectro: Ocorre quando nenhum dos canais alocados àcomunicação está disponível, e não é possível prosseguir para a etapa de trans-missão;

• Falha na Transmissão: Ocorre quando há algum tipo de colisão durante a trans-missão do pacote de dados;

• Sucesso na Transmissão: Ocorre quando ambos, o sensoriamento e a transmissãoocorrem sem que sejam percebidos problemas.

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3. Avaliação da Caracterização do EspectroPara avaliar os parâmetros de caracterização do acesso ao espectro, apresenta-se, nestaseção, uma série de resultados de simulação. Os resultados apresentados têm como baseos parâmetros da Tabela 1. Os resultados obtidos correspondem à média de 5 conjuntosindependentes de simulação, compostos por 200 mil ciclos de transmissão de dados, talque um ciclo corresponde às etapas do ciclo de comunicação definidos na Seção 2. Si-milarmente às médias, as variações apresentadas são obtidas com base nos 5 conjuntosde dados e definem intervalos de confiança de 95%. Para facilitar a compreensão dos re-sultados, o tamanho dos pacotes de dado secundário é representada por TUS . A Tabela 1lista os parâmetros do modelo de espectro considerados e os valores utilizados durante assimulações.

Tabela 1: Parâmetros de simulação.

Variável Valores SimuladosK 10, 20, 30, 40 e 50λ 1 a 10P 50% a 90%TUPt 5 a 640 UTsTUSt 10 a 80 UTsTs 1 e 2 UTs

3.1. Influência do Número de Canais de Dados (K)

Os resultados de simulação que avaliam a influência do número de canais acessíveis Kno uso do espectro são apresentados na Figura 3. Cada curva representa a variação dopercentual de sucessos em função do tamanho dos pacotes primários TUS

t . Percebe-seque o percentual de sucessos não varia em função deK, demonstrando uma constância nouso do espectro independente da dimensão do espectro acessível. Este resultado reflete anatureza colaborativa do modelo proposto, pois considera-se que há usuários suficientespara que todo o espectro seja explorado. Conforme o número de canais aumenta, maiscomunicações ocorrem simultaneamente. Dado que a dimensão do espectro não interferenas estatísticas do acesso secundário, para o restante das simulações apresentadas tem-seK = 20.

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= 10 = 20 = 30 = 40 = 50

Figura 3: Análise da influência da dimensão do espectro no percentual de sucessos paraP = 50% e TUS

t = 20.

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3.2. Influência do Número de Canais por Transmissão (λ)A avaliação da influência de λ em um cenário de acesso secundário ondeK = 20, Ts = 2,TUSt = 80 e TUP

t = 160 é apresentada na Figura 4. Os resultados apresentados sãolistados na forma de colunas, agrupadas com base em seus valores de λ. Cada colunaapresenta a probabilidade acumulada de ocorrência dos possíveis resultados de comuni-cação para uma taxa de disponibilidade média do espectro P . Avaliação dos resultadosde simulação de um mesmo valor de P denotam que o cenário onde o percentual desucessos (coluna verde) é maximizado é λ = 4. Estes resultados se assemelham aos obti-dos em [Modesto et al. 2013], onde foi demonstrado que para diferentes valores de TUS

t

e λ, há sempre um valor onde a capacidade de exploração do espectro é maximizada.Resultados similares foram obtidos em outros conjuntos de simulações, reforçando estaobservação. Considerando o tempo de comunicação T (λ) como um reflexo do número decanais alocados para cada transmissão de dados, ambos o percentual de sucesso e tempode comunicação têm seus melhores resultados para o mesmo valor de λ. Neste caso, am-bas as curvas possuem melhor resultado em (λ = 4) e pior resultado em (λ = 10), deforma que a diferença entre o pior e melhor caso representa um ganho de até 1,48 vezes ototal de sucessos.

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Número de Canais Alocados a cada ComunicaçãoSucessoFalha de TransmissãoIndisponibilidade do Espectro

Taxas de Disponibilidade do Espectro [0;1] λ = 10 λ = 8 λ = 6 λ = 5 λ = 4 λ = 3 λ = 2

Figura 4: Análise da influência do número de canais alocados por comunicação no per-centual de sucessos para TUS

t = 80.

3.3. Influência da Disponibilidade Média do Espectro (P )Avaliação da influência de P no percentual de sucessos na transmissão de dados em fun-ção da variação do valor de TUP

t pode ser feita com auxílio da Figura 5. Nesta figurasão traçadas curvas que representam os resultados para um valor de P em função da va-riação de TUP

t e para TUSt = 40. Naturalmente, uma maior disponibilidade implica um

aumento na taxa de sucessos. Nos resultados apresentados, o aumento da taxa de dispo-nibilidade promove uma taxa de sucesso de até 98% para P = 90% ao passo que paraP = 50%, o menor percentual de sucessos é de 1,3%. Em termos absolutos, a diferençade P = 50% e P = 90% é capaz de promover um aumento de 40,3 vezes na taxa desucesso em TUP

t = 5. Para TUPt = 640, no entanto, a diferença no percentual de sucessos

entre P = 50% e P = 90% decai de 50,8% para 26,4%. Para este último caso, o aumentoé de 1,37 vezes a taxa de sucesso.

A taxa de disponibilidade caracteriza o percentual de UTs em que o espectro estádisponível. Entretanto, a capacidade de exploração das oportunidades não depende so-mente do valor de P mas também do tamanho do pacote primário TUP

t . A comparaçãodos cenários (TUP

t = 5, P = 90%) e (TUPt = 120, P = 50%) denota a limitação da

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P = 50%P = 60%P = 70%P = 80%P = 90%

Figura 5: Análise da variação de P e TUPt para TUS

t = 40.

influência de P no espectro. Enquanto no primeiro cenário o percentual de sucessos é52,1%, no segundo o percentual de sucessos é de 57,51%. Ressalta-se que a disponibili-dade do primeiro cenário supera em 40% a taxa de disponibilidade do segundo cenário.Esta diferença, no entanto, não se traduz em um maior percentual de comunicações efeti-vas. A equiparação dos valores obtidos sem necessidade de aumento no valor de P motivaa avaliação da influência do tamanho do pacote primário TUP

t no uso do espectro.

3.4. Influência do Tamanho Médio dos Pacotes Primários (TUPt )

O tamanho médio do pacote de dados enviado por usuários primários TUPt define a granu-

laridade da disponibilidade do espectro. Ou seja, para um mesmo valor de P um aumentono tamanho médio de TUP

t reflete em maiores intervalos de disponibilidade, ao passo queuma redução de TUP

t implica menores intervalos de disponibilidade.

Similarmente a P , o comportamento de TUPt pode ser avaliado pela Figura 5. A

avaliação de uma curva P denota que um aumento no tamanho dos pacotes primáriosimplica um TUP

t aumento no percentual de sucessos de transmissão. Para P = 50%,a diferença entre TUP

t = 5 e TUPt = 640 resulta em um aumento de 55,4 vezes no

percentual de sucessos, enquanto para P = 90% o aumento no valor de TUPt resulta em

um aumento no percentual de sucessos de 1,4 vezes. Isto significa que o tamanho dopacote de dados primário TUP

t possui mais influência no número de sucessos em umarede secundária que a taxa de disponibilidade. Caso ambos TUP

t e P sejam maximizados,aumento no percentual de sucessos chega a 75,8 vezes. Percebe-se na Figura 5 que háum ponto de saturação a partir do qual aumentos em TUP

t não são traduzidos em ganhossignificativos no acesso ao espectro. A partir de TUP

t = 400, aumentos no valor de TUPt

não refletem ganhos expressivos no percentual de sucessos. Neste cenário TUSt = 40

e, portanto, percebe-se que a diferença de uma ordem de grandeza entre TUPt e TUS

t ésuficiente para estagnar o crescimento do percentual de sucessos.

A Figura 6 apresenta os resultados de simulação para TUSt = {20, 80}. Em-

bora não seja possível verificar com exatidão a ocorrência deste evento para TUSt = 80,

percebe-se que há uma tendência nos resultados apresentados. Em todos os casosTUPt /TUS

t = 10 é um limiar a partir do qual não há ganhos significativos no uso do espectroem função do aumento de TUP

t . Esta discussão motiva uma avaliação mais detalhada dotamanho dos pacotes de dados enviados por USs.

A Figura 7 apresenta o percentual de ocorrência dos eventos “indisponibilidadedo espectro” e “falha de transmissão” para TUS

t = 40. Apresenta-se, na Figura 7a,

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(a) TUSt = 20

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Tamanho Médio de Pacotes de Dados Primários em Unidades de Tempo

P = 50%P = 60%P = 70%P = 80%P = 90%

(b) TUSt = 80

Figura 6: Variação do percentual de sucesso de transmissão para diferentes valores deTUSt .

o percentual das comunicações em que todos os canais encontram-se indisponíveis. Aavaliação dos resultados denota que a indisponibilidade do espectro não depende do valorde TUP

t , verificado pela constância dos resultados para cada curva P . Justamente por nãohaver variação no valor de P , a probabilidade de todos os canais de uma comunicaçãoestarem indisponíveis durante o sensoriamento não varia.

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P = 50%P = 60%P = 70%P = 80%P = 90%

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Tamanho Médio de Pacotes de Dados Primários em Unidades de Tempo

P = 50%P = 60%P = 70%P = 80%P = 90%

(b) Falhas de transmissão

Figura 7: Variação de resultados para TUSt = 40.

Na Figura 7b são apresentados os percentuais de falhas de transmissão em fun-ção dos diferentes valores de P . Nela, percebe-se que o percentual de falhas é reduzidoconforme o valor de TUP

t cresce. Isto ocorre, pois a granularidade das oportunidades,conforme descrito anteriormente, implica intervalos de disponibilidade progressivamentemaiores e, consequentemente, caracterizando ambientes progressivamente mais estáveis.

3.5. Influência do Tamanho Médio dos Pacotes Secundários (TUSt )

A diferença nos resultados com base na variação de TUSt apresentados na Seção 3.4 motiva

a verificação da interferência do tamanho do pacote secundário TUSt no ciclo de comu-

nicação. Para isto apresenta-se na Figura 8 uma avaliação mais detalhada da influênciade TUS

t nos resultados de comunicação. Por exemplo, dada uma mesma taxa de dispo-nibilidade P e uma mesma média de pacotes primários TUP

t , quão maior for o tamanhodo pacote secundário, maior será o percentual de colisões entre transmissões primárias esecundárias. Percebe-se também que a taxa de sucessos cresce em proporção à relaçãoTUPt

TUSt

. Por exemplo, os resultados presentes na Figura 8a em que TUSt = 20 são equipa-

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Perc

entu

al d

a Q

uant

idad

e de

Blo

cos

no E

stad

o (%

)

Diferentes Tamanhos de TUSt para Verificação do Algoritmo de Parada

TUSt = 80TUS

t = 40TUSt = 20

SucessosIndisponibilidade de Espectro

Falha de Transmissão

(a) TUPt = 80.

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50

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90

100

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Perc

entu

al d

a Q

uant

idad

e de

Blo

cos

no E

stad

o (%

)

Diferentes Tamanhos de TUSt para Verificação do Algoritmo de Parada

TUSt = 80TUS

t = 40TUSt = 20

SucessosIndisponibilidade de Espectro

Falha de Transmissão

(b) TUPt = 80.

Figura 8: Variação do percentual de sucessos de transmissão.

ráveis ao da Figura 8b onde TUSt = 40. Isto ocorre pois a razão TUP

t

TUSt

é a mesma nestes

cenários. Esta relação pode ser percebida em outros cenários onde a proporção TUPt

TUSt

é amesma. Ainda, percebe-se que há um crescimento aproximadamente linear do número desucessos em proporção direta ao crescimento na proporção entre TUP

t e TUSt .

4. ConclusõesNeste trabalho, foi estudado o efeito da modelagem e parametrização da exploração doespectro. A parametrização apresentada considerou diversos aspectos e teve por objetivoanalisar de forma mais complexa e realista o acesso secundário. A eficiência da rede foiavaliada por meio de simulação modelada com base nos parâmetros definidos ao longo dotexto. Os resultados obtidos demonstram que os parâmetros de caracterização do espectroafetam significativamente a qualidade do acesso secundário. Tanto a disponibilidade doespectro P quanto o tamanho dos pacotes primários TUP

t influenciam de forma relativa-mente independente a capacidade de exploração do espectro. Conforme apresentado naSeção 3.3, a maximização de P e TUS

t permite o aproveitamento de mais de 98% dasoportunidades disponíveis. Em comparação, os resultados obtidos onde P e TUS

t são mi-nimizados, o aumento no percentual de sucessos resultado da melhoria no espectro é de75,8 vezes. Estes resultados fundamentam a argumentação de que é necessário que tra-balhos futuros modelem e avaliem o espectro mais detalhadamente e que considerem umconjunto mais variado de cenários em suas análises, visto que os parâmetros que caracte-rizam o espectro influenciam significativamente a eficiência do reuso de espectro.

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