Admission Control and Channel Allocation for Dynamic Spectrum Access using Multi-objective Optimization

Authors

  • Anabel Martínez-Vargas Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI-IPN), Tijuana, México
  • Ángel Gabriel Andrade Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja California, campus Mexicali
  • Roberto Sepúlveda Cruz Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI-IPN), Tijuana, México
  • Oscar Humberto Montiel Ross Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI-IPN), Tijuana, México

DOI:

https://doi.org/10.13053/cys-19-2-1940

Keywords:

Multi-objective optimization, dynamic spectrum access, particle swarm optimization, weighted sum method.

Abstract

The growing development of applications, utilization time, technologies and data rates are increasing the demands for, and value of, the finite spectral resources. It creates an idea of spectrum scarcity; however, several studies concluded that the shortage of the spectrum is a spectrum access problem since certain bands are used sporadically while in others, the spectrum resource is scarce. In this context, dynamic spectrum access (DSA) is proposed as a solution to reuse spectrum, sharing spectrum bands. Its main challenge is to guarantee protection against interference to primary users (PU, users with high priority to access a channel) when a frequency band is shared with secondary users (SU, users with low priority to access a channel). To achieve this, a DSA strategy is that a SU transmits simultaneously with the PU as long as the resulting interference is constrained. The aforementioned involves controlling the number of selected SUs to the network to assure a peaceful coexistence with the PUs in the area. This work proposes a multi-objective admission control and channel allocation algorithm to determine the tradeoff between the maximum data rate and maximum number of selected SUs to concurrently share a spectral resource considering Quality of Service (QoS) constraints. To figure out the solution that considers the two conflicting objectives, Particle Swarm Optimization (PSO) and the Weighted Sum Method are applied.

Author Biographies

Anabel Martínez-Vargas, Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI-IPN), Tijuana, México

Realizó estudios de Ingeniería en Sistemas Computacionales en el Instituto Tecnológico de San Luis Potosí (México). Tiene Maestría en Computación con especialidad en Redes y Conectividad por la Universidad de Colima (México). Es Doctora en Ciencias por la Universidad Autónoma de Baja California (México). Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) de CONACYT en el nivel candidato. Sus líneas de interés son Particle Swarm Optimizatión (PSO) y acceso dinámico de espectro.

Ángel Gabriel Andrade, Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Baja California, campus Mexicali

Obtuvo su Doctorado y Maestría en Ciencias en Electrónica y Telecomunicaciones en el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), México. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) de CONACYT en el nivel 1. Es profesor investigador en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) campus Mexicali, México.Realizó estudios de Ingeniería en Sistemas Computacionales en el Instituto Tecnológico de San Luis Potosí (México). Tiene Maestría en Computación con especialidad en Redes y Conectividad por la Universidad de Colima (México). Es Doctora en Ciencias por la Universidad Autónoma de Baja California (México). Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) de CONACYT en el nivel candidato. Sus líneas de interés son Particle Swarm Optimizatión (PSO) y acceso dinámico de espectro.

Roberto Sepúlveda Cruz, Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI-IPN), Tijuana, México

Recibió el grado de Maestro en Ciencias de la Computación por el Instituto Tecnológico de Tijuana (México) y el grado de Doctor en Ciencias de la Computación por la Universidad Autónoma de Baja California (México). Trabaja como investigador en el Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital del Instituto Politécnico Nacional, México. Sus líneas de interés actuales son sistemas difusos tipo 2, sistemas inteligentes, y robótica. Es co-fundador y miembro activo de HAFSA (Hispanic American Fuzzy Systems Association) e IEEE-CIS-Chapter Mexico (IEEE Computational Intelligence Society Chapter Mexico). Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) de CONACYT en el nivel 1.

Oscar Humberto Montiel Ross, Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI-IPN), Tijuana, México

Obtuvo el grado de Maestro en Ciencias en Sistemas Digitales por el Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI) del Instituto Politécnico Nacional, México. Es también Maestro en Ciencias de la Computación por el Instituto Tecnológico de Tijuana, México. Recibió el grado de Doctor en Ciencias de la Computación por la Universidad Autónoma de Baja California, México. Trabaja como investigador en el Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital del Instituto Politécnico Nacional, México. Sus líneas de interés actuales son optimización, sistemas inteligentes, y robótica. Es co-fundador y miembro activo de HAFSA (Hispanic American Fuzzy Systems Association) e IEEE-CIS-Chapter Mexico (IEEE Computational Intelligence Society Chapter Mexico). Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) de CONACYT en el nivel 1.

Published

2015-06-01