Préparé par : M.BOUZANA Zouheyr

Année Universitaire 2014/2013

Introduction aux Réseaux Intelligents

Exemple : Systèmes de Radio Cognitive –CRS- (Cognitive

Radio System)

I. Introduction

La récente et rapide évolution des technologies sans fil entraine une forte demande en termesde

ressources spectrales afin de fournir les services souhaitables et essayer de satisfaire les utilisateurs en

termes de haut débit et la qualité des services (QoS).Pour pallier à ce problème il faut une bonne gestion

du spectre et donc une utilisation plus efficace de celui-ci.

Et compte tenu de la demande croissante du spectre radioélectrique, les technologies nouvelles et

émergentes devraient permettre une utilisation globale plus souple et plus efficace. C’est le cas

notamment de deux technologies: celle des systèmes radio définis par logiciel et celle des systèmes radio

cognitifs(Les technologies de radiocommunication de prochaine génération utiliseront le spectre plus

souplement).

Le progrès que cela suppose ne supprime toutefois pas la nécessité de continuer de déterminer, à l’échelle

mondiale, des bandes de fréquences harmonisées pour permettre la mise en œuvre des services mobiles

large bande de demain (IMT Advanced) qui exigeront des débits de données élevés.

A partir de cet exposé, on va parler sur un parmi ces deux nouvelles technologies en cours de

développements qui sera les systèmes radio cognitif (CRS), en étudiant les définitions, les caractéristiques,

architecture ainsi que les avantages et les inconvénients de ce système.

Notre expose sera divise en 3 chapitres, le premier est réservé à la définition technique de ce système, en

suite en passe à présenter son architecture et en termineras par la citation de ses avantages et

inconvénients.

II. Historique

L'idée de la radio cognitive a été présentée officiellement par Joseph Mitola III à un séminaire à KTH,

l'Institut royal de technologie, en 1998, publié plus tard dans un article de Mitola et Gerald Q. Maguire, Jr

en 1999 [MIT 99].Connu comme le « Père dela radio logicielle». Dr. Mitola est l'un des auteurs les plus

cités dans le domaine. Mitola combine son expérience de la radio logicielle ainsi que sa passion pour

l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle pour mettre en place la technologie de la radio

cognitive. Et donc d’après lui : « Une radio cognitive peut connaître, percevoir et apprendre de son

environnement puis agir pour simplifier la vie de l'utilisateur »

On profite l’occasion à ce moment de vous fournir la définition du système de la radio défini par logiciel

(SDR).

III. Définitions :

III.1. Un système radio défini par logiciel (SDR)émetteur et/ou récepteur de radiocommunication utilisant

une technologie qui permet de régler ou de modifier au moyen d'un logiciel les paramètres d'exploitation

RF, par exemple la gamme de fréquences, le type de modulation ou la puissance de sortie (la liste n'est pas

exhaustive), à l'exclusion de modifications des paramètres d'exploitation qui interviennent pendant

l'exploitation normale préinstallée et prédéterminée d'un appareil de radio conformément à une norme

ou à une spécification de système.

III.2. Un système radio cognitif (CRS) est un Système de radiocommunication qui utilise une technologie

lui permettant d'obtenir des informations sur son environnement opérationnel et géographique, sur les

principes en vigueur et sur son état interne; cette technologie lui permet aussi d'adapter de façon

dynamique et autonome ses paramètres et protocoles d'exploitation en fonction des informations

obtenues, pour pouvoir atteindre des objectifs préalablement définis, et de tirer parti des résultats ainsi

obtenus.

Le SDR Forum (élaboration des normes industrielles du matériel et du logiciel des technologies, en ce

moment il mène des travaux de recherches sur la radio cognitive et l’efficacité du spectre) et le groupe de

travail P1900 de l’IEEE ont approuvé en Novembre 2007 cette définition :

"Une radio intelligente est une radio dans laquelle les systèmes de communications sont conscients de

leur environnement et état interne, et peuvent prendre des décisions quant à leur mode de

fonctionnement radio en se basant sur ces informations et objectifs prédéfinis. Les informations issues de

l’environnement peuvent comprendre ou pas des informations de localisation relatives aux systèmes de

communication".

Le principe de la radio cognitive, repris dans la norme IEEE 802.22, nécessite une gestion alternative du

spectre qui est la suivante : un mobile dit secondaire pourra àtout moment accéder à des bandes de

fréquence qu’il jugelibre, c’est-à-dire, non occupées par l’utilisateur dit primaire possédant unelicence sur

cette bande. L’utilisateur secondaire devra les céder une fois le service terminé ou une fois qu’un

utilisateur primaire aura montré des velléités de connexion.

On entreprend actuellement de modifier la norme IEEE 802.16 (WiMAX) par le biais de la norme IEEE

802.16h afin de prendre en charge lacoexistence et la collaboration dans le même canal. La norme IEEE

802.22, qui vise la coexistence avec les microphones et les systèmes de télévision, présente des

caractéristiques semblables. Les deux normes mettent en application les techniques de la radio cognitive.

Un Réseau Cognitif coordonne les transmissions suivant différentes bandes de fréquences et différentes

technologies en exploitantles bandes disponibles à un instant donné et à un endroit donné. Il a besoin

d’une station debase capable de travailler sur une large gamme de fréquences afin de reconnaître

différents signaux présents dans le réseau et se reconfigurer intelligemment.

Un CRS n'est pas un service de radiocommunication, mais un système qui utilise une technologie qui peut

être mis en œuvre dans un large éventail d'applications dans le service mobile terrestre.

Un système dans le service mobile terrestre en utilisant la technologie CRS doit fonctionner conformément

au Règlement des radiocommunications (RR) régissant l'utilisation d'une bande particulière, comme c'est

également le cas pour n'importe quel système mobile terrestre ou dans tout autre service.

L'introductionet le déploiement desystèmes de radiocommunication cognitifsnécessiteencoredes études

supplémentaires surlesquestions techniques et opérationnelles.

III.3. Relation entre radio cognitive et radio logicielle restreinte

L’une des principales caractéristiques de la RC est la capacité d’adaptation où les paramètres de la radio

(fréquence porteuse, puissance, modulation, bande passante) peuvent être modifiés en fonction de :

l’environnement radio, la situation, les besoins de l’utilisateur, l’état du réseau, la géolocalisation,...etc.

La radio logicielle est capable d’offrir les fonctionnalités de flexibilité, dereconfigurabilité et de portabilité

inhérentes à l’aspect d’adaptation de la radio cognitive. Par conséquent, cette dernière doit être mise en

oeuvre autour d’une radio logicielle. En d’autres termes, la radio logicielle est une "technologie

habilitante" pour la radio cognitive.

Dans un modèle simple, les éléments de la radio cognitive entourent le support radio logicielle restreinte.

IV. Caractéristiques techniques et capacités

Les trois caractéristiques techniques (voir fig. 1) qui caractérisent un CRS sont les suivantes:

a) la capacité d'obtenir la connaissance de son environnement radio opérationnel et

géographique, son état interne, et les politiques établies, ainsi que de surveiller les tendances

d'utilisation et les préférences des utilisateurs. Ceci peutêtre accompli, parexemple,pardétection

despectre, en utilisant une base de données, et/ ou la réceptiond'informationsde contrôle et

degestion;

b)la capacitéd'ajusterdynamiquementet de manière autonomesesparamètreset les protocoles

opérationnelsselon les connaissancesen vue d'atteindredes objectifsprédéfinis, par exemple,une

utilisation plusefficace du spectre, et

c)la capacitéd'apprendreà partir des résultatsde sesactionsafind'améliorer encoreses

performances.

Figure 1: Déroulement de l’information entre les caractéristiques d’un CRS.

Les flèches sur la figure 1 représentent le flux d'informations entre les caractéristiques techniques d'un

CRS.

Par exemple, le monde extérieur comprend des informations sur l'environnement radio, les politiques

établies, et les préférences des utilisateurs. L'état interne, d'autre part, représente des informations telles

que les niveaux de répartition de charge de trafic et la puissance de transmission.

Un CRS obtient des informations et surveille le monde extérieur et de ses états internes, et après le pré-

traitement de l’information en connaissance utilise dans le processus d'apprentissage ainsi que dans le

processus d’ajustement.

V. Architectured’une radio cognitive

Mitola a défini l’architecture d’une radio cognitive par un ensemble cohérent de règles de conception par

lequel un ensemble spécifique de composants réalise une série de fonctions de produits et de services.

Internal state

Learning

Obtaining knowledge

Decision and Adjustment

C R S

Figure 2: Architecture d’un système de radio cognitive.

Les six composantes fonctionnelles de l’architecture d’une radio cognitive sont:

1. La perception sensorielle (Sensory Perception : SP) de l'utilisateur quiinclut l'interface hépatique

(du toucher), acoustique, la vidéo et les fonctions dedétection et de la perception.

2. Les capteurs de l'environnement local (emplacement, température,accéléromètre, etc.)

3. Les applications système (les services médias indépendants comme un jeuen réseau).

4. Les fonctions SDR (qui incluent la détection RF et les applications radio dela SDR).

5. Les fonctions de la cognition (pour les systèmes de contrôle, deplanification, d'apprentissage).

6. Les fonctions locales effectrices (synthèse de la parole, du texte, desgraphiques et des affiches

multimédias).

L'architecture du protocole de la radio cognitive est représentée dans la figure ci-dessous. Dans la couche

physique, le RF est mis en œuvre à base de radio définie par logiciel. Les protocoles d'adaptation de la

couche MAC, réseau, transport, et applications doivent être conscients des variations de l'environnement

radio cognitif.

En particulier, les protocoles d'adaptation devraient envisager l'activité du trafic des principaux

utilisateurs, les exigences de transmission d'utilisateurs secondaires, et les variations de qualité du canal…

Pour relier tous les modules, un contrôle radio cognitif est utilisé pour établir des interfaces entre

l'émetteur/récepteur SDR et les applications et services sans fil. Cemodule radio cognitif utilise des

algorithmes intelligents pour traiter le signal mesuré à partir de la couche physique, et de recevoir des

informations sur les conditions de transmission à partir des applications pour contrôler les paramètres de

protocole dans les différentes couches.

Figure 3: Architecture du protocole de la radio cognitive.

VI. Composantes de la radio cognitive (Cycle de cognition)

Les différentes composantes d'un émetteur/récepteur radio cognitive qui mettent en œuvre ces

fonctionnalités sont présentées dans la figure ci-dessous.

Figure 4: Cycle de cognition

Emetteur / Récepteur: un émetteur/récepteur SDR sans fil est le composant majeur avec les

fonctions du signal de transmission de données et de réception. En outre, un récepteur sans fil est

également utilisé pour observer l'activité sur le spectre de fréquence (spectre de détection). Les

paramètres émetteur/récepteur dans le nœud de la radio cognitive peuvent être modifiés

dynamiquement comme dicté par les protocoles de couche supérieure.

Analyseur de spectre (Spectrum analyser): L'analyseur de spectre utilise lessignaux mesurés pour

analyser l'utilisation du spectre (par exemple pour détecter lasignature d'un signal provenant d'un

utilisateur primaire et trouver les espacesblancs du spectre pour les utilisateurs secondaires).

L'analyseur de spectre doits'assurer que la transmission d'un utilisateur primaire n'est pas

perturbée si unutilisateur secondaire décide d'accéder au spectre. Dans ce cas, diverses

techniquesde traitement du signal peuvent être utilisées pour obtenir des informations

surl'utilisation du spectre.

Extraction de connaissances et apprentissage (Knowledge extraction/learning):L'apprentissage et

l'extraction de connaissances utilisent les informations surl'utilisation du spectre pour comprendre

l'environnement ambiant RF (par exemplele comportement des utilisateurs sous licence). Une base

de connaissances del'environnement d'accès au spectre est construite et entretenue, qui est

ensuiteutilisée pour optimiser et adapter les paramètres de transmission pour atteindrel'objectif

désiré sous diverses contraintes. Les algorithmes d'apprentissage peuventêtre appliqués pour

l'apprentissage et l'extraction de connaissances.

Cette connaissance d'un CRS peut être sur le système lui-même et son état interne, y compris mais non

limité à :

État des différents nœuds du CRS (ralenti, en cours d’utilisation, de maintenance, etc) ;

Configuration de la CRS (par exemple des bandes de fréquences, la bande passante et des

protocoles utilisés par ses nœuds CRS) ;

La charge de trafic ;

Niveau d'interférence subie par les nœuds de CRS ;

Zone de couverture des CRS ;

Positions des nœuds de CRS ;

Les caractéristiques et l'orientation des CRS nœuds antennes ;

Des niveaux de puissance de transmission de la CRS.

La connaissance peut également porter sur des éléments extérieurs à la CRS y compris mais non limité à :

Qualité de Service (QoS) ;

État actuel de l'utilisation du spectre ;

Les niveaux de brouillage subi par les nœuds d’autres systèmes radio ;

Les caractéristiques et l'orientation des autres nœuds de systèmes d’antennes radio ;

Répartition des utilisateurs dans la zone de couverture de CRS.

Afind'obtenir des connaissances, laCRSpeututiliserdifférentes approchescommeproposéci-dessous.

En outre, une combinaison de ces approches peut être envisagée.

Liaison radioet l'évaluationdela qualité du réseau

Écoute d'un canalde commande sans fil

spectrede détection

Géolocalisation

L'utilisationde base de données

Collaborationentre les nœuds deCRSet d'autresdifférents nœudsdu systèmede radio

Prise de décision (Decisionmaking): Après que la connaissance de l'utilisation duspectre soit

disponible, la décision sur l'accès au spectre doit être faite. La décisionoptimale dépend du milieu

ambiant, elle dépend du comportement coopératif oucompétitif des utilisateurs secondaires.

Différentes techniques peuvent être utiliséespour obtenir une solution optimale.

Le CRS analyse les connaissances acquises et dynamique et autonome prend des décisions sur sa

reconfiguration. Après les décisions de reconfiguration ont été faites, le CRS change ses paramètres

et / ou des protocoles opérationnels en fonction de ces décisions.

Les nœuds de SIR pourraient changer leurs paramètres et / ou de protocoles opérationnels

dynamiquement en réponse aux commandes de contrôle pour le faire.

Le processus de prise de décision d'un CRS peut impliquer comprendre les préférences avec

l'environnement d'exploitation de la radio et de la politique mise en place afin de choisir la configuration

adéquate pour soutenir ces utilisateurs de plusieurs utilisateurs les préférences de concert.

Les paramètres de fonctionnement que la CRS peut modifier comprennent, mais ne sont pas limités à

des paramètres suivants:

Puissance de sortie

Fréquence de fonctionnement

Type de modulation

Technologie d'accès radio.

Par exemple, la théorie d'optimisation peut être appliquée lorsque le système peutêtre modélisé

comme une seule entité avec un seul objectif. En revanche, les modèles de la théorie des jeux peuvent

être utilisés lorsque le système est composé d'entités multiples, chacun avec son propre objectif.

L’optimisation stochastique peut être appliquée lorsque les états du système sont aléatoires.

VII. Les avantages potentiels

La demande pour lesressources du spectrecontinue d'augmenteren raison de problèmestels

quel'augmentation du niveau de traficInternet/ donnéesetune demande sans cessecroissante de

fréquencespour les applications mobilesqui nécessitentdes bandes passantesplus larges.

TechnologieCRSpourrait à l'avenirêtre utilisé commeune méthode pourrésoudre ces problèmes

enajoutantun niveau de flexibilitéet d'améliorerl'efficacitéd'utilisation du spectre.

Les CRS peuvent fournir plusieurs avantages à la fois aux gestionnaires de réseau et les utilisateurs

finaux, même si l'ampleur de ces avantages et la pertinence des applications en utilisant des

techniques de CRS dépendront de la bande de fréquence.

Amélioration de l'efficacité d'utilisation du spectre

Amélioration de l'efficacité de l'utilisation du spectre pourraient être fondées sur des approches telles

que l'amélioration de l'efficacité du spectre des rats individuels ou l'amélioration des capacités de

coexistence de ces rats.

On s'attend à ce que les capacités de CRS pourraient faciliter de nouvelles possibilités de coexistence

tels que les systèmes mobiles terrestres peuvent alors être en mesure d'utiliser les bandes de

fréquences qui sont utilisé dans un endroit donné à un moment donné d'une manière opportuniste.

On ne prévoit que cette méthode d’utilisation du spectre pour augmenter la capacité des systèmes.

Toutefois, afin de maximiser les avantages du déploiement d’éléments de CRS à plusieurs défis doivent

être abordés, y compris, mais sans s'y limiter, la protection des systèmes existants, à éviter toute

interférence, et la capacité des systèmes de radio qui sont nécessaires en cas de catastrophe ou

d'urgence pour accéder rapidement et en toute sécurité spectre.

Une flexibilité supplémentaire

Capacités de CRS peuvent également faciliter la mise en œuvre des approches flexibles, y compris mais

non limité à l'amélioration de la flexibilité de la gestion du spectre, une plus grande souplesse

opérationnelle sur la durée de vie de l'équipement mis en service et l'amélioration de la robustesse ou

la résilience aux pannes.

Auto- correction et la tolérance de panne

La tolérance de panne est une capacité norme des systèmes de communication pour plusieurs

décennies. Cependant, un CRS offre la possibilité d’étendre les fonctionnalités au-delà de la pratique

actuelle.

Dans un CRS, plusieurs stratégies correctives pourraient être identifiés et le plus approprié en fonction

de la probabilité de succès être sélectionné. Un autre avantage d'une telle approche pour la tolérance de

panne pourrait être la capacité de la CRS à apprendre des modèles d'échecs et de réponses. Ceux-ci

peuvent être rappelés et transmis à d'autres nœuds de communication au sein du réseau.

Le résultat est que le CRS peut auto remettre d'une large classe de défauts, l'expérience moins de

dégradation de défauts, et de l'expérience moins de temps d’arrêt, jusqu'à ce que ces défauts sont

corrigés.

Protection du public et secours aux sinistrés (PPDR )

Un système mobile terrestre utilisant la technologie CRS, est un système d'auto - autonome qui

détecte son environnement, le suivi des modifications, et réagit sur ses conclusions. Ceci apporte une

occasion unique de déployer de nouveaux systèmes de communication en zones sinistrées ou dans des

situations d’urgence. Dans de tels scénarios où l'infrastructure existante est détruite,

dysfonctionnement ou indisponible, le CRS peut faciliter la mise en place de nouveau de la

communication entre le personnel PPDR et autres agents publics en charge de répondre à l’urgence ou

de catastrophe.

efficacité énergétique supplémentaires utilisant CRS

CRS peuvent être utilisées pour améliorer l'efficacité de puissance en ajustant les paramètres de

fonctionnement, tels que des bandes passantes ou des algorithmes de traitement du signal en fonction

de besoins de l’application. Pour plus d'informations exemple de localisation peut faciliter la

conservation de la puissance de la batterie de terminaux.

Si un terminal radio est incapable de fonctionner dans un domaine particulier, il devrait conserver sa

puissance de la batterie par pas de continuer à rechercher un réseau, mais plutôt, il ne devrait essayer

de se retrouver quand il est en mesure de fonctionner à nouveau et d'établir la communication.

Prise de conscience de l'état des sources d'énergie disponibles (batteries, piles à combustible, etc.)

permet un CRS à varier ses capacités cognitives afin de maximiser la durée de vie de la batterie.

Par exemple, avec CRS auxiliaires capacités telles que la surveillance spectrale de l'environnement et à

long terme, un message - relais et les tâches de détection de collaboration pourrait être désactivé que

les sources d'énergie sont en voie d’épuisement.

Toutefois, compte sur les tâches supplémentaires qui doivent être effectuées par le CRS avant une

transmission doit également être inclus dans la consommation totale d'énergie de l'appareil. Les

fonctions telles que la détection, l'accès à la base de données ou un CPC / CCC consomment aussi le

pouvoir.

potentiels de nouvelles applications de communications mobiles

CRS pourraient faciliter une large variété d'applications et de solutions qui utilisent les capacités

d'information et de communication associés avec le temps, le lieu et la fréquence.

Les CRS peuvent permettre la découverte des réseaux et des applications disponibles localement. CRS

pourraient également permettre le partage des connaissances et obtenu d'autres informations avec

d'autres nœuds locaux.

Ces capacités pourraient être utilisées pour développer une variété d'applications de présence et de

réseautage de la communauté.

VIII. Exemple : Réseaux cognitifs exploitant nœuds reconfigurables

Réseaux cognitifs sont des réseaux dans lesquels les capacités de CRS sont mises en œuvre au niveau

de l'infrastructure. Cela comprend, à titre d'exemple, les éléments de réseau tels que O & M

(Operation& Maintenance) et des stations de base.

En particulier, un réseau cognitif est un réseau qui pourrait adapter dynamiquement ses paramètres,

fonctions et ressources sur la base de la connaissance de son environnement.

Dans le contexte de cette section, les réseaux cognitifs sont destinés à être déployé à l'aide des noeuds

reconfigurables. En principe, l'application de ces réseaux cognitifs comprend les fonctionnalités

suivantes et les entités (voir figure 2):

1. La gestion du réseau cognitif;

2. stations de base reconfigurables;

3. terminaux reconfigurables.

La fonctionnalité de gestion de réseau cognitif s'étend sur différentes technologies d'accès radio (RAT),

la gestion et le contrôle des nœuds à l'intérieur du réseau, dans le but de s'adapter automatiquement à

une combinaison optimale des rats pris en charge et les bandes de fréquences.

Cette fonctionnalité pourrait agir sur la base de certains paramètres d'entrée, par exemple les

ressources disponibles, la demande de trafic, les capacités des téléphones mobiles dans le réseau (RAT

pris en charge, bandes de fréquences, etc), les services de porteur demandés (bande passante, la

qualité de service (QoS), etc), etc En outre, cette fonctionnalité pourrait exploiter un mécanisme de

collaboration cognitive radio de la gestion des ressources, où la prise de fonctions de décision sont

partagés entre les différents nœuds du réseau.

La fonctionnalité de gestion de réseau cognitif s'étend sur différentes technologies

d'accès radio (RAT),

La gestion et le contrôle des nœuds à l'intérieur du réseau, dans le but de s'adapter automatiquement

à une combinaison optimale des RAT pris en charge et les bandes de fréquences.

Cette fonctionnalité pourrait agir sur la base de certains paramètres d'entrée, par exemple les

ressources disponibles, la demande de trafic, les capacités des téléphones mobiles dans le réseau (RAT

pris en charge, bandes de fréquences, etc.), les services de porteur demandés (bande passante, la

qualité de service (QoS), etc.).

En outre, cette fonctionnalité pourrait exploiter un mécanisme de collaboration cognitive radio de la

gestion des ressources, où les fonctions de prise de décision sont partagées entre les différents nœuds

du réseau.

Dans cette approche, les stations de base reconfigurables (RBS) sont les nœuds établissant le réseau

cognitif.

Les ressources matérielles d'une station de base reconfigurable pourraient être reconfigurées

dynamiquement afin d'être utilisé avec différents RAT, les fréquences, les canaux, etc, et ils pourraient

soutenir un fonctionnement multi-RAT avec charge dynamique de gestion.

Les terminaux reconfigurables sont les nœuds de connexion à la station de base dans le réseau

cognitive. Le logiciel et le matériel d'un terminal pourraient être reconfigurés dynamiquement. Ainsi, il

pourrait soutenir fonctionnant sur différentes fréquences, les rats, les modes d'utilisation des

ressources, etc.

Par conséquent, les terminaux reconfigurables pourraient faciliter l'adaptation souple et efficace du

réseau cognitif à l'environnement dynamique. Par exemple, ils pourraient soutenir un fonctionnement

multi-RAT, tels que le contrôle d'admission commune et transferts verticaux pour équilibrer la charge

des différentes RAT plus efficacement.

En outre, les réseaux cognitifs permettent l'introduction des concepts et des technologies CRS dans un

environnement multi-RAT.

La disponibilité de stations de base reconfigurables en conjonction avec les fonctionnalités de gestion

de réseau cognitives pourrait donner aux opérateurs de réseaux les moyens de gestion de la radio et

de la piscine des ressources matérielles avec efficacité globale. Cela permet d'adapter le réseau aux

variations dynamiques du trafic au sein du réseau.

Un exemple d'application de réseau cognitif pourrait être l'amélioration de l'efficacité du spectre et de la

fourniture de haut débit de données en fonction de la réutilisation de la fréquence du système GSM.

Pour les systèmes cellulaires tels que le GSM, afin de faire en sorte que l'interférence mutuelle entre les

cellules reste au-dessous d'un seuil défini, les cellules voisines utilisent des fréquences différentes.

Cependant, dans les cellules qui sont séparées par une certaine distance, les fréquences peuvent être

réutilisées. Sur cette base, une gestion de réseau cognitive peut réutiliser efficacement les fréquences

GSM appropriées pour activer les cellules à l'intérieur de la micro-zone de couverture d'un réseau GSM

par exemple, des macr-ocellules en utilisant une puissance d'émission faible pour éviter toute

interférence préjudiciable au système GSM. Ces micro-cellules peuvent être déployées en utilisant une

technologie d'accès radio différente pour fournir un très haut débit de transmission.

Figure 5: Application de réseau cognitif

IX. Défis techniques

La mise en œuvre complète de la technologie CRS par des systèmes mobiles terrestres peut-être besoin

de progresser sur une base étape par étape, en raison d'un certain nombre de défis techniques par

rapport à l'état actuel de la technologie.

La mise en œuvre de la technologie CRS peut présenter des défis spécifiques et uniques de caractère

technique ou opérationnel pour chaque application et de la bande de fréquence spécifique.

Une liste de ces défis comprennent, par exemple:

Les techniques de détection de spectre en ce qui concerne la fiabilité, la précision et la

complexité des procédés différents;

Le problème "nœud caché» doit être gérée afin de garantir la fiabilité de détection. Cela se

produit quand un nœud de CRS ne peut pas détecter une autre émission de nœud (par

exemple, en raison de conditions de propagation radio) ou de ne pas détecter la présence d'un

seul nœud recevoir et donc suppose à tort que le canal de fréquence n'est pas en cours

d'utilisation;

CPC et CCC déploiement et robustesse;

Mécanisme d'accès à la base de données et la robustesse (par exemple la sécurité, la méthode

d'accès),

la responsabilité de la gestion, la vitesse de rafraîchissement);

Gérer la situation lorsque plusieurs nœuds CRS tentent d'accéder aux mêmes ressources du

spectre de manière opportuniste;

Des modifications fréquentes ou rapides de l'environnement radio, l'environnement

géographique et l'utilisation du spectre par un CRS auraient un impact sur les frais généraux qui

doit être évalué et géré de signalisation;

La coexistence entre les différents nœuds du SNPC et les autres nœuds de radio peut exiger des

solutions CRS qui sont spécifiques à un scénario de déploiement donné;

Les défis liés à la reconfiguration des paramètres et des protocoles opérationnels en utilisant la

technologie de radio définie par logiciel qui nécessite l'exploitation de fréquence accordable.

Conclusion

Il y a 20 ans déjà que la radio logicielle a été définie conceptuellement dans l’article fondateur de Joe

Mitola III de 1995 sur la “software radio architecture” paru dans l’IEEE Communications Magazine.

Comme c’est souvent le cas dans les secteurs technologiques, les militaires (DoD, Department of Defense

des Etats-Unis) ont été précurseurs dans le domaine de la radio logicielle en voulant anticiper l’avenir des

Télécommunications dès le début des années 90 par des études futuristes à l’échelle de 20 ans. Sur ces

principes de base, la radio logicielle est sans aucun doute une rupture technologique permettant une

convergence du monde des télécommunications (radio) et du monde de l’informatique (logicielle). Cette

convergence s’est d’ailleurs accélérée ces dernières années à travers la volonté des groupes

informatiques (Google, Microsoft, Apple, etc.) de devenir équipementiers dans le domaine des

télécommunications et voire même opérateurs de télécommunications.

La radio logicielle, couplée à une prise de connaissance directe ou indirecte de l’environnement

radioélectrique débouche sur un autre concept celui de radio cognitive ou radio intelligente. Il ouvre la

perspective d’une optimisation de l’utilisation du spectre radioélectrique et de la transmission radio dans

un souci de neutralité technologique : l’utilisation du spectre n’est plus ou est moins liée à la

technologie. Ces deux concepts permettent enfin d’accélérer les cycles d’innovation en ouvrant celle-ci

vers le monde des développeurs de logiciels qui foisonnent d’idées.

Le domaine des radiocommunications est soumis à une réglementation forte : les différents terminaux

notamment sont soumis à une certification avant de pouvoir être mis sur le marché. La radio cognitive

oblige à revoir cette réglementation. Le troisième article donne un panorama des activités de

normalisation dans le domaine de la radio cognitive. Il montre, en particulier, comment les instances de

réglementation et de normalisation préparent l’environnement normatif à l’arrivée des « Applications

Radio » de la radio cognitive qui personnaliseront les terminaux radio et permettront d’y introduire de

nouvelles fonctionnalités.

Nous n’en sommes d’ailleurs qu’au début de ce nouveau paradigme. Tous ces articles démontrent

clairement que nous n’en sommes qu’au début de la mise en œuvre pratique de la radio logicielle et que

les équipements de la prochaine génération (5G) des télécommunications seront sans aucun doute «

radio logiciellement définis ». C’est une occasion unique à saisir pour l’ensemble de l’écosystème des

télécommunications et nous espérons que le lecteur trouvera dans ce dossier tous les ingrédients pour

appréhender ce domaine en ébullition et pourra y contribuer selon son expertise.

Très Important : par contre, et dans cette direction de réalisation des objectifs ciblés et améliorations

des services fournis par les opérateurs de téléphonie mobiles, une autre application est en cours de

développement (aspects règlementaires au niveau de UIT) consiste à utiliser les capacités et

technologies CRS dans les espaces blancs (White Space).

Cette technique est nommée : accès dynamiqueau spectreparles systèmes radioutilisantles

technologies et les capacitéscognitives.

Accès dynamiqueau spectre: se réfère àl'utilisationd'une partie duspectrequi n'est pasutiliséà un

moment donnéetdansune zone géographique donnée , etpeut-êtredisponible pour une utilisationpar une

applicationde radiocommunication , conformémentau Règlement des radiocommunications .