Когнитивная сеть - Cognitive network

Не путать с Cognition Network Technology .

В сетях связи , когнитивный сеть (CN) представляет собой новый тип данных сети , который использует передовые технологии из нескольких научных областей (т.е. машинного обучения , представления знаний , компьютерная сети , сетевое управление ) , чтобы решить некоторые проблемы , в настоящее время сети , с которыми сталкиваются с . Когнитивная сеть отличается от когнитивного радио (CR), поскольку она охватывает все уровни модели OSI (а не только уровни 1 и 2, как в случае CR).

История

Первое определение когнитивной сети было дано Тео Кантером в его докторском исследовании в KTH, Королевском технологическом институте, Стокгольм, включая презентацию в июне 1998 года когнитивной сети как сети с памятью. Тео был учеником Чипа Магуайра, который также консультировал Джо Митола, создателя когнитивного радио. Митола сосредоточился на познании в узлах, в то время как Кантор сосредоточился на познании в сети. В тезисе лицензиата Митолы , опубликованном в августе 1999 г., содержится следующая цитата: «Со временем сеть, наделенная полномочиями RKRL [Язык представления радиознаний], может научиться различать особенности естественной среды, которые не соответствуют моделям. Она может объявлять ошибки в когнитивную сеть ". Это самая ранняя публикация концепции когнитивной сети, которую Кантор опубликовал чуть позже.

Задача IBM по автономным сетям в 2001 году спровоцировала введение в сети цикла познания. Когнитивное радио, когнитивные сети Кантора и автономные сети IBM послужили основой для параллельной эволюции когнитивных беспроводных сетей и других когнитивных сетей. В 2004 году Петри Махонен, в настоящее время работающий в RWTH, Аахен, и член докторской комиссии Митолы организовал первый международный семинар по когнитивным беспроводным сетям в Дагштуле, Германия. Кроме того, в программах ЕС E2R и E3 была разработана теория когнитивных сетей под рубрикой самоорганизации * - самоорганизующиеся сети, сети с самосознанием и т. Д. Одна из попыток определить понятие когнитивной сети была сделана в 2005 году Thomas et al. и основан на более старой идее плоскости знаний, описанной Clark et al. в 2003 г. BS Manoj et al. предложила систему Cognitive Complete Knowledge Network в 2008 году. С тех пор появилось несколько исследовательских работ в этой области. Обзор и отредактированная книга раскрывают некоторые из этих усилий.

Уровень знаний - это «всеобъемлющая система в сети, которая строит и поддерживает высокоуровневые модели того, что сеть должна делать, чтобы предоставлять услуги и рекомендации другим элементам сети».

Концепция крупномасштабной когнитивной сети была разработана Сонгом в 2008 году, где такой план знаний четко определен для крупномасштабных беспроводных сетей как знание о доступности радиочастотного спектра и беспроводных станций.

Определение

Thomas et al. Определите CN как сеть с когнитивным процессом, который может воспринимать текущие состояния сети, планировать, принимать решения, действовать в соответствии с этими условиями, извлекать уроки из последствий своих действий, при этом следуя сквозным целям. Этот цикл, цикл познания, воспринимает окружающую среду, планирует действия в соответствии с входными данными от датчиков и сетевыми политиками, решает, какой сценарий лучше всего соответствует его сквозной цели, используя механизм рассуждений, и, наконец, действует в соответствии с выбранным сценарием, как описано в предыдущий раздел. Система учится на прошлом (ситуации, планы, решения, действия) и использует эти знания для улучшения решений в будущем.

Это определение CN прямо не упоминает знание сети; он только описывает когнитивный цикл и добавляет сквозные цели, которые отличают его от CR или так называемых когнитивных слоев. Это определение CN кажется неполным, поскольку ему не хватает знаний, которые являются важным компонентом когнитивной системы, как обсуждается в разделах, и.

Баламуралидхар и Прасад дают интересный взгляд на роль представления онтологического знания: «Постоянный характер этой онтологии обеспечивает проактивность и устойчивость к« игнорируемым событиям », в то время как унитарная природа допускает сквозные адаптации».

В CN рассматривается как коммуникационная сеть, дополненная плоскостью знаний, которая может охватывать уровни по вертикали (с использованием межуровневого проектирования) и / или по горизонтали по технологиям и узлам (охватывая гетерогенную среду). Плоскость знаний требует, по крайней мере, двух элементов: (1) представление соответствующих знаний об объеме (устройство, однородная сеть, гетерогенная сеть и т. Д.); (2) цикл познания, который использует методы искусственного интеллекта внутри своих состояний (методы обучения, методы принятия решений и т. Д.).

Кроме того, в и, была предложена подробная межуровневая сетевая архитектура для CN, где CN интерпретируется как сеть, которая может использовать как радиоспектр, так и ресурсы беспроводной станции на основе знания о доступности таких ресурсов. Поскольку CR был разработан как радиоприемопередатчик, который может гибко использовать каналы спектра ( динамический доступ к спектру ), CN является сетью, которая может гибко организовывать CR.

Сетевая архитектура

Межуровневая сетевая архитектура CN также называется встроенным беспроводным соединением (EWI) в отличие от стека протоколов взаимодействия открытых систем (OSI). Архитектура CN основана на новом определении беспроводной связи. Новые абстрактные беспроводные линии связи переопределяются как произвольные взаимные взаимодействия между набором соседних (близких) беспроводных узлов. Для сравнения, традиционные беспроводные сети основаны на «виртуальных проводных каналах связи» точка-точка с заранее определенной парой беспроводных узлов и выделенным спектром.

Эта сетевая архитектура также имеет следующие три основных принципа:

  • Абстракция функциональной связи : на основе определения абстрактной беспроводной связи модули беспроводной связи реализуются в отдельных беспроводных узлах, которые могут устанавливать различные типы абстрактных беспроводных каналов. Согласно функциональным абстракциям, категории модулей беспроводной связи могут включать в себя: широковещательную, одноадресную , многоадресную рассылку и агрегацию данных и т. Д. Таким образом, сетевые функции могут быть интегрированы в конструкцию модулей беспроводной связи. Это также приводит к появлению двух иерархических уровней в качестве основы архитектуры, включая системный уровень и уровень беспроводной связи, соответственно. Нижний уровень беспроводной связи предоставляет библиотеку модулей беспроводной связи верхнему системному уровню; системный уровень организует модули беспроводной связи для достижения эффективного программирования приложений.
  • Оппортунистические беспроводные каналы : при реализации концепции когнитивных беспроводных сетей и занятый спектр, и участвующие узлы абстрактного беспроводного канала гибко определяются их мгновенной доступностью. Этот принцип определяет конструкцию модулей беспроводной связи на уровне беспроводной связи. Производительность системы может улучшиться при увеличении масштаба сети, поскольку более высокая плотность сети вносит дополнительное разнообразие в гибкое формирование любых абстрактных беспроводных каналов.
  • Глобальная развязка QoS : глобальное приложение или сетевая QoS (качество обслуживания) развязано с локальными требованиями кооперации в соседних беспроводных узлах, т. Е. QoS беспроводной линии связи. Более конкретно, путем развязки глобального QoS на уровне приложений он позволяет системному уровню лучше организовать модули беспроводной связи, которые предоставляются на уровне беспроводной связи. Например, путем разделения QoS глобального сетевого уровня, такого как пропускная способность, сквозная задержка и дрожание задержки, конструкция модуля беспроводной связи может удовлетворить глобальные требования QoS. На основе предоставленных модулей беспроводной связи сложность отдельных узлов может не зависеть от масштаба сети.

Модули беспроводной связи предоставляют разработчикам систем многоразовые открытые сетевые абстракции, в которых модули могут обновляться индивидуально, или новые модули могут быть добавлены на уровень беспроводной связи. Высокая модульность и гибкость могут быть важны для разработки промежуточного программного обеспечения или приложений.

EWI также представляет собой архитектуру организационного стиля, где системный уровень организует модули беспроводной связи (на уровне беспроводной связи); и одноранговые модули беспроводной связи могут обмениваться информацией управления модулями, дополняя заголовки пакетов информационными блоками системного уровня.

Было предложено пять типов модулей беспроводной связи, включая широковещательную передачу, одноранговую одноадресную передачу, многоадресную передачу, одноадресную передачу до приемника и агрегацию данных, соответственно. Могут быть добавлены другие произвольные типы модулей, без ограничений устанавливая другие типы абстрактных беспроводных соединений. Например, широковещательный модуль просто рассылает пакеты данных окружающим узлам. Модуль одноранговой одноадресной передачи может доставлять пакеты данных от источника к месту назначения через несколько беспроводных переходов. Модуль многоадресной рассылки отправляет пакеты данных нескольким адресатам по сравнению с одноадресной одноадресной рассылкой. Модуль одноадресной передачи в приемник может быть особенно полезен в беспроводных сенсорных сетях, в которых используются более высокие возможности сборщиков (или приемников) данных, чтобы обеспечить лучшую доставку данных. Модуль агрегации данных произвольно собирает и агрегирует контекстно-зависимые данные из набора бесконтактных беспроводных узлов.

Две точки доступа к сервису (SAP) определены на интерфейсе между системным уровнем и уровнем беспроводного канала, которые представляют собой WL_SAP (SAP Wireless Link) и WLME_SAP (SAP Business Link Management Entity), соответственно. WL_SAP используется для плоскости данных, тогда как WLME_SAP используется для плоскости управления. SAP используются на системном уровне для управления QoS модулей беспроводной связи.

Смотрите также

Рекомендации

Источники

Внешние ссылки