Kognitivt netværk - Cognitive network

Ikke forveksles med Cognition Network Technology .

I kommunikationsnetværk , kognitiv netværk (CN) er en ny type data -netværk, der gør brug af banebrydende teknologi fra flere forskningsområder (dvs. machine learning , viden repræsentation , computernetværk , netværk management ) til at løse nogle problemer nuværende netværk står over for . Kognitivt netværk er forskelligt fra kognitiv radio (CR), da det dækker alle lagene i OSI-modellen (ikke kun lag 1 og 2 som med CR).

Historie

Den første definition af det kognitive netværk blev leveret af Theo Kanter i sin doktorgradsforskning ved KTH, Det Kongelige Teknologiske Institut, Stockholm, herunder en præsentation i juni 1998 af det kognitive netværk som netværket med hukommelse. Theo var elev af Chip Maguire, der også rådgav Joe Mitola, ophavsmanden til kognitiv radio. Mitola fokuserede på kognition i knudepunkterne, mens Kantor fokuserede på kognition i netværket. Mitolas licentiatafhandling , der blev offentliggjort i august 1999, inkluderer følgende citat "Over tid kan det [Radio Knowledge Representation Language] RKRL-bemyndigede netværk lære at skelne et træk ved det naturlige miljø, der ikke matcher modellerne. Det kunne erklære fejlene til et kognitivt netværk. " Dette er den tidligste udgivelse af konceptet kognitive netværk, da Kantor udgav lidt senere.

IBMs autonome netværk-udfordring fra 2001 startede introduktionen af ​​en erkendelsescyklus i netværk. Kognitiv radio, Kantors kognitive netværk og IBMs autonome netværk udgjorde grundlaget for den parallelle udvikling af kognitive trådløse netværk og andre kognitive netværk. I 2004 organiserede Petri Mahonen, i øjeblikket på RWTH, Aachen, og et medlem af Mitolas doktorgradskomité den første internationale workshop om kognitive trådløse netværk i Dagstuhl, Tyskland. Derudover udviklede EUs E2R- og E3-programmer kognitiv netværksteori under rubrikken selv * - selvorganiserende netværk, selvbevidste netværk osv. Et af forsøgene på at definere begrebet kognitivt netværk blev foretaget i 2005 af Thomas et al. og er baseret på en ældre idé af Knowledge Plane beskrevet af Clark et al. i 2003. BS Manoj et al. foreslog et kognitivt komplet vidensnetværkssystem i 2008. Siden da er der kommet flere forskningsaktiviteter i området. En undersøgelse og en redigeret bog afslører nogle af disse bestræbelser.

Vidensplanen er "et gennemgribende system inden for netværket, der bygger og vedligeholder modeller på højt niveau af, hvad netværket skal gøre for at levere tjenester og rådgivning til andre elementer i netværket".

Konceptet med storskala kognitivt netværk blev yderligere lavet i 2008 af Song, hvor en sådan videnplan er klart defineret for store trådløse netværk som viden om tilgængeligheden af ​​radiospektrum og trådløse stationer.

Definition

Thomas et al. definere CN som et netværk med en kognitiv proces, der kan opfatte aktuelle netværksforhold, planlægge, beslutte, handle på disse betingelser, lære af konsekvenserne af dens handlinger, alt imens de følger end-to-end-mål. Denne sløjfe, erkendelsessløjfen, registrerer miljøet, planlægger handlinger i henhold til input fra sensorer og netværkspolitikker, beslutter hvilket scenarie der bedst passer til sit end-to-end-formål ved hjælp af en resonnementsmotor og til sidst handler på det valgte scenarie som beskrevet i forrige afsnit. Systemet lærer af fortiden (situationer, planer, beslutninger, handlinger) og bruger denne viden til at forbedre beslutningerne i fremtiden.

Denne definition af CN nævner ikke eksplicit kendskabet til netværket; det beskriver kun den kognitive loop og tilføjer end-to-end mål, der adskiller den fra CR eller såkaldte kognitive lag. Denne definition af CN synes at være ufuldstændig, da den mangler viden, som er en vigtig komponent i et kognitivt system som diskuteret i, og.

Balamuralidhar og Prasad giver et interessant overblik over rollen som repræsentation af ontologisk viden: "Den vedvarende natur ved denne ontologi muliggør proaktivitet og robusthed over for 'uvidende begivenheder', mens den enhedlige natur muliggør end-til-end-tilpasninger."

I ses CN som et kommunikationsnetværk forstærket af et vidensplan, der kan spænde lodret over lag (ved hjælp af tværlagsdesign) og / eller vandret på tværs af teknologier og noder (der dækker et heterogent miljø). Videnplanet har brug for mindst to elementer: (1) en repræsentation af relevant viden om omfanget (enhed, homogent netværk, heterogent netværk osv.); (2) en erkendelsessløjfe, der bruger kunstig intelligens teknikker inde i dets tilstande (læringsteknikker, beslutningstagningsteknikker osv.).

Desuden blev i og foreslået en detaljeret tværlagsnetværksarkitektur til CN'er, hvor CN fortolkes som et netværk, der opportunistisk kan udnytte både radiospektrum og trådløse stationsressourcer baseret på kendskabet til sådan ressourcetilgængelighed. Da CR er blevet udviklet som en radiotransceiver, der kan bruge spektrumkanaler opportunistisk ( dynamisk spektrumadgang ), er CN derfor et netværk, der opportunistisk kan organisere CR'er.

Netværksarkitektur

Tværlagets netværksarkitektur af CN er også navngivet som Embedded Wireless Interconnection (EWI) i modsætning til Open System Interconnection (OSI) -protokolstak. CN-arkitekturen er baseret på en ny definition af trådløs forbindelse. De nye abstrakte trådløse links omdefineres som vilkårlige gensidige samarbejder mellem et sæt tilstødende (nærhed) trådløse noder. Til sammenligning er traditionelt trådløst netværk afhængigt af punkt-til-punkt "virtuelle kabelforbindelser" med et forudbestemt par trådløse noder og tildelt spektrum.

Denne netværksarkitektur har også følgende tre primære principper:

  • Funktionel koblingsabstraktion: Baseret på definitionen af ​​abstrakt trådløs sammenkædning implementeres trådløse linkmoduler i individuelle trådløse noder, som kan oprette forskellige typer abstrakte trådløse links. I henhold til de funktionelle abstraktioner kan kategorier af trådløse linkmoduler omfatte: udsendelse, unicast , multicast og dataaggregering osv. Derfor kan netværksfunktionalitet integreres i designet af trådløse linkmoduler. Dette resulterer også i to hierarkiske lag som de arkitektoniske grundlæggende, inklusive henholdsvis systemlaget og det trådløse linklag. Det nederste trådløse linklag leverer et bibliotek med trådløse linkmoduler til det øvre systemlag; systemlaget organiserer de trådløse linkmoduler for at opnå effektiv applikationsprogrammering.
  • Opportunistiske trådløse links : Ved realiseringen af ​​det kognitive trådløse netværkskoncept bestemmes både det besatte spektrum og de deltagende noder i et abstrakt trådløst link opportunistisk af deres øjeblikkelige tilgængelighed. Dette princip bestemmer designet af trådløse linkmoduler i det trådløse linklag. Systemets ydeevne kan forbedres med større netværksskala, da højere netværksdensitet indfører ekstra mangfoldighed i den opportunistiske dannelse af eventuelle abstrakte trådløse links.
  • Global QoS-afkobling : Global applikation eller netværk QoS (Quality of Service) afkobles til lokale krav til samarbejde i tilstødende trådløse noder, dvs. QoS til trådløs forbindelse. Mere specifikt, ved at afkoble det globale applikationsniveau QoS, giver det systemlaget mulighed for bedre at organisere de trådløse linkmoduler, der leveres af det trådløse linklag. For eksempel ved at afkoble globalt QoS på netværksniveau, såsom gennemstrømning, end-to-end-forsinkelse og forsinkelsesjitter, kan det trådløse linkmoduldesign nå de globale QoS-krav. Baseret på de medfølgende trådløse linkmoduler kan kompleksiteten ved individuelle noder være uafhængig af netværksskalaen.

Trådløse link-moduler giver systemdesignere genanvendelige åbne netværksabstraktioner, hvor modulerne kan opdateres individuelt, eller nye moduler kan tilføjes til det trådløse linklag. Høj modularitet og fleksibilitet kan være afgørende for udviklingen af middleware eller applikationer.

EWI er også en arkitektonisk stil, hvor systemlaget organiserer de trådløse linkmoduler (ved det trådløse linklag); og peer-trådløse linkmoduler kan udveksle moduladministrationsinformation ved at polstrede pakkeoverskrifter til systemlagsinformationsenhederne .

Fem typer af trådløse linkmoduler blev foreslået, herunder henholdsvis transmission, peer-to-peer unicast, multicast, to-sink unicast og dataaggregation. Andre vilkårlige typer moduler kan tilføjes, hvilket opretter andre typer abstrakte trådløse links uden begrænsning. For eksempel spreder udsendelsesmodulet simpelthen datapakker til omgivende noder. Peer-to-peer-unicast-modulet kan levere datapakker fra kilde til destination via flere trådløse humle. Multicast-modulet sender datapakker til flere destinationer sammenlignet med peer-to-peer-unicast. Unicast-modulet til at synke kan være særligt nyttigt i trådløse sensornetværk, der udnytter højere muligheder for datasamlere (eller dræn) for at opnå bedre datalevering. Data-aggregeringsmodulet indsamler og aggregerer opportunistisk de kontekstrelaterede data fra et sæt trådløse nærhedsnoder.

To serviceadgangspunkter (SAP) er defineret på grænsefladen mellem systemlaget og det trådløse linklag, som er henholdsvis WL_SAP (Wireless Link SAP) og WLME_SAP (Wireless Link Management Entity SAP). WL_SAP bruges til dataplanet, mens WLME_SAP bruges til managementplanet. SAP'erne bruges af systemlaget til styring af QoS for trådløse linkmoduler.

Se også

Referencer

Kilder

eksterne links