ARLA/CLUSTER: O Rádio Cognitivo está a caminho !

[João Gonçalves Costa]

[http://ecs.victoria.ac.nz/twiki/pub/Groups/DSRG/CognitiveRadioResearch/OurStrategy.png][https://ict-e3.eu/project/overview/E3%20Heterogeneous%20Wireless%20System%20Framework.jpg]

No actual sistema de uso do espectro radioeléctrico, atribui-se uma faixa de frequências ou uma frequência a cada utilizador/emissor, faixa esta que não pode ser usada por outros emissores, mesmo que não esteja em uso. Há assim um grande desperdício deste recurso precioso e finito, que é o espectro de frequências, principalmente abaixo de 3 GHz.

O detentor oficial da faixa de frequências tem a chamada Rede Primária. Ele não poderá ser interferido sempre que deseja utilizar a banda alocada a ele. Se existir partilha, então os utilizadores, em Rede Secundária puderam usá-la, enquanto a perceberem inactiva.

Para isto ser automático, poderão a vir ser empregues Rádios Cognitivos, apoiados pelos SDR (Software Defined Radios).

Neste tipo de equipamento é possível mudar a frequência da portadora de transmissão, resintonizar o receptor, mudar o tipo de modulação e o processamento de Banda Básica por programa de software armazenado. É um rádio que poderia ser utilizado para, em um dado momento, estar transmitindo GSM, e noutro momento CDMA, etc, etc.

Para tanto, o Rádio Cognitivo (RC) age de maneira oportunista, varrendo o espectro de frequências para "sentir" as faixas que estão sem transmissão e qual a largura destas faixas. Em seguida o CR determina qual a faixa que precisa usar e começar a transmitir nela. Se o CR "sentir" que o detentor da faixa, a Rede Primária, começou a transmitir, ele pára a transmissão, libertando a faixa e procura outra faixa apropriada, continuando a transmissão (hand-off), de maneira transparente para os utilizador, pelo menos tanto quanto possível.

Muita pesquisa precisa ser feita para vencer os vários obstáculos ainda existentes até ao ponto em que o Rádio Cognitivo esteja pronto para ser adoptado.

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O Rádio cognitivo quebra o paradigma das estações e optimiza uso das frequências

Na ocorrência de desastres, inúmeros esquemas de alarmes e comunicações de emergência podem ser accionados, alguns de forma automática. Até os automóveis logo poderão contar com sistemas de aviso automático em caso de acidentes.

Mas o que aconteceria se a própria rede de comunicações for afectada pelo desastre? Ou mesmo se ela ficar sobrecarregada justamente pelo excesso de comunicações que ocorrem em situações como essas?


Rádio que aprende

A saída, segundo um pesquisador da Universidade de Twente, na Holanda, está na construção de um "rádio cognitivo," um sistema sem fios capaz de reorganizar autonomamente uma rede de comunicações, inclusive ocupando regiões livres de outras faixas do espectro electromagnético.

O rádio cognitivo, desenvolvido pelo pesquisador Qiwei Zhang, consegue identificar todas as necessidades de transmissão e as possibilidades de recepção na sua região e utilizar todo o potencial dessa largura de banda.

É possível até mesmo construir uma rede ad hoc sem que a infra-estrutura básica esteja presente. Equipamentos móveis, por exemplo, passam a formar nós de uma rede temporária, retransmitindo as informações uns para os outros até que ela chegue ao seu destino.


Bandas e estações de rádio

Em vez da divisão das bandas de rádio em estações com frequências definidas, o enfoque do rádio cognitivo tenta usar o espectro electromagnético da forma mais intensa possível, sem perturbar as estações em operação. A frequência a ser usada pode até mesmo ser tomada emprestada temporariamente de outras bandas.

O processo de localizar frequências não utilizadas é altamente intensivo em processamento. Segundo Zhang, o problema pode ser bem resolvido com o processador reconfiguráveis Montium - o nome se refere a um camaleão que adapta sua coloração ao meio ambiente - que foi desenvolvido na mesma Universidade.

Zhang também desenvolveu os algoritmos necessários para adaptar os sinais transmitidos para as condições locais e para evitar interferências indesejáveis entre os usuários.

Mudanças na legislação

Segundo o pesquisador, as aplicações do rádio cognitivo não se restringem às situações de emergência. No futuro, o enfoque poderá funcionar em qualquer spot de rede sem fios que esteja sujeita a sobrecargas.

Isso, contudo, exigirá alterações no aparato legal que controla o uso das bandas de frequência de rádio, uma vez que o espectro é dividido em bandas e estações em todo o mundo, e o rádio cognitivo utiliza uma abordagem radicalmente diferente.

Mais informação sobre o tema em: http://www.gta.ufrj.br/ensino/eel879/trabalhos_vf_2008_2/coutinho/index.html


Fontes: Blog Tecnologia e Redacção do Site Inovação Tecnológica.
<http://www.gta.ufrj.br/ensino/eel879/trabalhos_vf_2008_2/coutinho/index.html>

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