Kognitivt nätverk

Ej att förväxla med Cognition Network Technology .

I kommunikationsnätverk är kognitiva nätverk (CN) en ny typ av datanätverk som använder sig av spetsteknologi från flera forskningsområden (t.ex. maskininlärning , kunskapsrepresentation , datornätverk , nätverkshantering ) för att lösa vissa problem som nuvarande nätverk står inför. . Kognitivt nätverk skiljer sig från kognitiv radio (CR) eftersom det täcker alla lager i OSI-modellen (inte bara lager 1 och 2 som med CR ).

Historia

Den första definitionen av det kognitiva nätverket gav Theo Kanter i sin doktorandforskning vid KTH, Kungliga Tekniska Högskolan, Stockholm, inklusive en presentation i juni 1998 av det kognitiva nätverket som nätverket med minne. Theo var elev till Chip Maguire som också gav råd till Joe Mitola, upphovsmannen till kognitiv radio. Mitola fokuserade på kognition i noderna, medan Kantor fokuserade på kognition i nätverket. Mitolas licentiatavhandling , publicerad i augusti 1999, innehåller följande citat "Med tiden kan det [Radio Knowledge Representation Language] RKRL-bemyndigade nätverket lära sig att urskilja en egenskap hos den naturliga miljön som inte matchar modellerna. Det skulle kunna förklara felen. till ett kognitivt nätverk." Detta är den tidigaste publiceringen av konceptet kognitiva nätverk, sedan Kantor publicerade lite senare.

IBMs utmaning för autonoma nätverk från 2001 inledde införandet av en kognitionscykel i nätverk. Kognitiv radio, Kantors kognitiva nätverk och IBM:s autonoma nätverk utgjorde grunden för den parallella utvecklingen av kognitiva trådlösa nätverk och andra kognitiva nätverk. 2004 organiserade Petri Mahonen, för närvarande vid RWTH, Aachen, och medlem av Mitolas doktorandkommitté den första internationella workshopen om kognitiva trådlösa nätverk i Dagstuhl, Tyskland. Dessutom utvecklade EU:s E2R- och E3-program kognitiv nätverksteori under rubriken själv* - självorganiserande nätverk, självmedvetna nätverk, och så vidare. Ett av försöken att definiera begreppet kognitivt nätverk gjordes 2005 av Thomas et al. och är baserad på en äldre idé om Kunskapsplanet som beskrivs av Clark et al. år 2003. BS Manoj et al. föreslog ett Cognitive Complete Knowledge Network System 2008. Sedan dess har flera forskningsaktiviteter inom området vuxit fram. En undersökning och en redigerad bok avslöjar några av dessa ansträngningar.

Kunskapsplanet är "ett genomgripande system inom nätverket som bygger och underhåller högnivåmodeller av vad nätverket ska göra, för att tillhandahålla tjänster och råd till andra delar av nätverket".

Konceptet med storskaligt kognitiva nätverk skapades ytterligare 2008 av Song, där en sådan kunskapsplan är tydligt definierad för storskaliga trådlösa nätverk som kunskapen om tillgängligheten av radiospektrum och trådlösa stationer.

Definition

Thomas et al. definiera CN som ett nätverk med en kognitiv process som kan uppfatta nuvarande nätverksförhållanden, planera, besluta, agera på dessa förutsättningar, lära av konsekvenserna av dess handlingar, allt samtidigt som man följer mål från slut till slut. Denna loop, kognitionsslingan, känner av miljön, planerar åtgärder enligt input från sensorer och nätverkspolicyer, bestämmer vilket scenario som bäst passar dess helhetssyfte med hjälp av en resonemangsmotor och agerar slutligen på det valda scenariot som diskuteras i föregående avsnitt. Systemet lär sig av det förflutna (situationer, planer, beslut, handlingar) och använder denna kunskap för att förbättra besluten i framtiden.

Denna definition av KN nämner inte uttryckligen kunskapen om nätverket; den beskriver bara den kognitiva loopen och lägger till mål från slut till slut som skulle skilja den från CR eller så kallade kognitiva lager. Denna definition av CN verkar vara ofullständig eftersom den saknar kunskap vilket är en viktig komponent i ett kognitivt system som diskuteras i, och.

Balamuralidhar och Prasad ger en intressant bild av rollen av ontologisk kunskapsrepresentation: "Den här ontologins beständiga natur möjliggör proaktivitet och robusthet mot 'ignorerbara händelser' medan den enhetliga naturen möjliggör anpassningar från början till slut."

I ses CN som ett kommunikationsnätverk förstärkt av ett kunskapsplan som kan sträcka sig vertikalt över lager (med användning av cross-layer design) och/eller horisontellt över teknologier och noder (som täcker en heterogen miljö). Kunskapsplanet behöver minst två element: (1) en representation av relevant kunskap om omfattningen (enhet, homogent nätverk, heterogent nätverk, etc.); (2) en kognitionsslinga som använder för artificiell intelligens i sina tillstånd (inlärningstekniker, beslutsfattande tekniker, etc.).

Vidare, i och, föreslogs en detaljerad nätverksarkitektur över flera skikt för CN, där CN tolkas som ett nätverk som kan utnyttja både radiospektrum och trådlösa stationsresurser opportunistiskt, baserat på kunskapen om sådan resurstillgänglighet. Eftersom CR har utvecklats som en radiosändtagare som kan utnyttja spektrumkanaler opportunistiskt ( dynamisk spektrumåtkomst ), är CN därför ett nätverk som opportunistiskt kan organisera CR.

Nätverksarkitektur

Den tvärskiktade nätverksarkitekturen för CN in kallas också Embedded Wireless Interconnection (EWI) i motsats till Open System Interconnection (OSI) protokollstack. CN-arkitekturen är baserad på en ny definition av trådlös länkning. De nya abstrakta trådlösa länkarna omdefinieras som godtyckliga ömsesidiga samarbeten mellan en uppsättning närliggande trådlösa noder. I jämförelse bygger traditionellt trådlöst nätverk på punkt-till-punkt "virtuella trådbundna länkar" med ett förutbestämt par trådlösa noder och tilldelat spektrum.

Denna nätverksarkitektur har också följande tre primära principer:

  • Funktionell länkageabstraktion : Baserat på definitionen av abstrakt trådlös länkning, implementeras trådlösa länkmoduler i individuella trådlösa noder, som kan skapa olika typer av abstrakta trådlösa länkar. Enligt de funktionella abstraktionerna kan kategorier av trådlösa länkmoduler innefatta: broadcast, unicast , multicast och dataaggregation , etc. Därför kan nätverksfunktionalitet integreras i utformningen av trådlösa länkmoduler. Detta resulterar också i två hierarkiska skikt som de arkitektoniska grunderna, inklusive systemskiktet respektive det trådlösa länkskiktet. Det nedre trådlösa länkskiktet tillhandahåller ett bibliotek av trådlösa länkmoduler till det övre systemskiktet; systemskiktet organiserar de trådlösa länkmodulerna för att uppnå effektiv applikationsprogrammering.
  • Opportunistiska trådlösa länkar : Vid realiseringen av det kognitiva trådlösa nätverkskonceptet bestäms både det ockuperade spektrumet och de deltagande noderna i en abstrakt trådlös länk opportunistiskt av deras omedelbara tillgänglighet. Denna princip bestämmer utformningen av trådlösa länkmoduler i det trådlösa länklagret. Systemets prestanda kan förbättras med större nätverksskala, eftersom högre nätverkstäthet introducerar extra mångfald i den opportunistiska bildningen av alla abstrakta trådlösa länkar.
  • Global QoS-frikoppling : Global applikation eller nätverks-QoS (Quality of Service) är frikopplad till lokala krav för samarbeten i närliggande trådlösa noder, dvs. trådlös länk QoS. Mer specifikt, genom att koppla bort QoS på global applikationsnivå, tillåter det systemskiktet att bättre organisera de trådlösa länkmodulerna som tillhandahålls av det trådlösa länkskiktet. Till exempel, genom att koppla bort QoS på global nätverksnivå, såsom genomströmning, ände-till-ände-fördröjning och fördröjningsjitter, kan den trådlösa länkmodulens design uppnå de globala QoS-kraven. Baserat på de medföljande trådlösa länkmodulerna kan komplexiteten vid enskilda noder vara oberoende av nätverksskalan.

Trådlösa länkmoduler förser systemdesigners med återanvändbara öppna nätverksabstraktioner, där modulerna kan uppdateras individuellt, eller nya moduler kan läggas till i det trådlösa länklagret. Hög modularitet och flexibilitet kan vara avgörande för mellanprogram eller applikationsutveckling.

EWI är också en arkitektur i organisationsstil, där systemlagret organiserar de trådlösa länkmodulerna (vid det trådlösa länklagret); och trådlösa peer-länkmoduler kan utbyta modulhanteringsinformation genom att fylla ut pakethuvuden till systemlagerinformationsenheterna.

Fem typer av trådlösa länkmoduler föreslogs, inklusive broadcast, peer-to-peer unicast, multicast, to-sink unicast respektive dataaggregering. Andra godtyckliga typer av moduler kan läggas till, vilket skapar andra typer av abstrakta trådlösa länkar utan begränsning. Till exempel sprider broadcastmodulen helt enkelt datapaket till omgivande noder. Peer-to-peer unicast-modulen kan leverera datapaket från källa till destination över flera trådlösa hopp. Multicast-modulen skickar datapaket till flera destinationer, jämfört med peer-to-peer unicast. To-sink unicast-modulen kan vara särskilt användbar i trådlösa sensornätverk, som använder högre kapacitet hos datainsamlare (eller sänkor), för att uppnå bättre dataleverans. Dataaggregationsmodulen samlar opportunistiskt in och aggregerar kontextrelaterade data från en uppsättning trådlösa närliggande noder.

Två serviceåtkomstpunkter (SAP) definieras på gränssnittet mellan systemlagret och det trådlösa länklagret, vilka är WL_SAP (Wireless Link SAP) respektive WLME_SAP (Wireless Link Management Entity SAP). WL_SAP används för dataplanet, medan WLME_SAP används för hanteringsplanet. SAP:erna används av systemskiktet för att kontrollera QoS för trådlösa länkmoduler.

Se även

Källor

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cognitive_network&oldid=1136211711 "