Kognitivt nätverk - Cognitive network

Inte att förväxla med Cognition Network Technology .

I kommunikationsnät , kognitiv nätverk är (CN) en ny typ av uppgifter nätverk som använder sig av spetsteknologi från flera forskningsområden (dvs. maskininlärning , kunskapsrepresentation , datornätverk , network management ) för att lösa vissa problem aktuella 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 tillhandahölls av 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 student av Chip Maguire som också rådgav Joe Mitola, upphovsmannen till kognitiv radio. Mitola fokuserade på kognition i noderna, medan Kantor fokuserade på kognition i nätverket. Mitolas licentiatavhandling , som publicerades i augusti 1999, innehåller följande citat "Med tiden kan det [Radio Knowledge Representation Language] RKRL-bemyndigade nätverket lära sig att urskilja en funktion i den naturliga miljön som inte matchar modellerna. Det kan förklara felen till ett kognitivt nätverk. " Detta är den tidigaste publikationen av begreppet kognitivt nätverk, eftersom Kantor publicerade lite senare.

IBMs autonoma nätverksutmaning 2001 startade införandet av en kognitionscykel i nätverk. Kognitiv radio, Kantors kognitiva nätverk och IBMs autonoma nätverk utgjorde grunden för den parallella utvecklingen av kognitiva trådlösa nätverk och andra kognitiva nätverk. År 2004 organiserade Petri Mahonen, för närvarande vid RWTH, Aachen, och en 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. 2003. BS Manoj et al. föreslog ett Cognitive Complete Knowledge Network System 2008. Sedan dess har flera forskningsaktiviteter i området dykt upp. En undersökning och en redigerad bok avslöjar några av dessa ansträngningar.

Kunskapsplanen är "ett genomgripande system inom nätverket som bygger och underhåller modeller på hög nivå av vad nätverket ska göra för att kunna tillhandahålla tjänster och råd till andra delar av nätverket".

Begreppet storskaligt kognitivt nätverk skapades ytterligare 2008 av Song, där sådan kunskapsplan tydligt definieras för trådlösa nätverk i stor skala 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 villkor, lära sig av konsekvenserna av dess handlingar, allt medan man följer slut-till-slut-mål. Denna slinga, kognitionsslingan, känner av miljön, planerar åtgärder enligt inmatning från sensorer och nätverkspolicyer, bestämmer vilket scenario som bäst passar sitt slutliga ändamål med hjälp av en resoneringsmotor 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 CN nämner inte uttryckligen kunskapen om nätverket; den beskriver bara den kognitiva slingan och lägger till slut-till-slut-mål som skiljer den från CR eller så kallade kognitiva lager. Denna definition av CN verkar vara ofullständig eftersom den saknar kunskap som är en viktig komponent i ett kognitivt system som diskuteras i, och.

Balamuralidhar och Prasad ger en intressant bild av rollen som ontologisk kunskapsrepresentation: ”Den beständiga naturen hos denna ontologi möjliggör proaktivitet och robusthet för” okunniga händelser ”medan den enhetliga naturen möjliggör änd-till-slut-anpassningar.”

I ses CN som ett kommunikationsnätverk utökat av ett kunskapsplan som kan spänna vertikalt över lager (med användning av tvärlagerdesign) 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 artificiell intelligens i sina tillstånd (lärande tekniker, beslutsfattande tekniker, etc.).

Dessutom föreslogs i och en detaljerad nätverksarkitektur i flera lager 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 radiotransceiver som kan använda spektrumkanaler opportunistiskt ( dynamiskt spektrumåtkomst ) är CN därför ett nätverk som opportunistiskt kan organisera CR.

Nätverksarkitektur

Det tvär skiktet nätverksarkitektur av CN i också namnges som Embedded Wireless Interconnection (EWI) i motsats till Open System Interconnection (OSI) protokollstacken. CN-arkitekturen bygger på en ny definition av trådlös koppling. De nya abstrakta trådlösa länkarna omdefinieras som godtyckliga ömsesidiga samarbeten mellan en uppsättning närliggande (närhets) trådlösa noder. I jämförelse är traditionellt trådlöst nätverk beroende av punkt-till-punkt "virtuella trådbundna länkar" med ett förutbestämt par trådlösa noder och tilldelat spektrum.

Denna nätverksarkitektur har också följande tre huvudprinciper:

  • Funktionell länkabstraktion : Baserat på definitionen av abstrakt trådlös länk, implementeras trådlösa länkmoduler i enskilda trådlösa noder, som kan ställa in olika typer av abstrakta trådlösa länkar. Enligt de funktionella abstraktionerna kan kategorier av trådlösa länkmoduler innefatta: sändning, unicast , multicast och dataggregation etc. Därför kan nätverksfunktionalitet integreras i utformningen av trådlösa länkmoduler. Detta resulterar också i två hierarkiska lager som de arkitektoniska grunderna, inklusive systemlagret respektive det trådlösa länklagret. Det nedre trådlösa länklagret levererar ett bibliotek med trådlösa länkmoduler till det övre systemlagret; systemlagret organiserar de trådlösa länkmodulerna för att uppnå effektiv applikationsprogrammering.
  • Opportunistiska trådlösa länkar : För att förverkliga det kognitiva konceptet för trådlöst nätverk bestäms både det ockuperade spektrumet och de deltagande noderna i en abstrakt trådlös länk av deras omedelbara tillgänglighet. Denna princip bestämmer utformningen av trådlösa länkmoduler i det trådlösa länklagret. Systemets prestanda kan förbättras med större nätverksskala, eftersom högre nätdensitet ger extra mångfald i den opportunistiska bildningen av alla abstrakta trådlösa länkar.
  • Global QoS-frikoppling : Global applikation eller nätverk QoS (Quality of Service) är frikopplat till lokala krav för samarbete i angränsande trådlösa noder, dvs. QoS för trådlös länk. Mer specifikt, genom att koppla bort global applikationsnivå QoS, tillåter det systemskiktet att bättre organisera de trådlösa länkmodulerna som tillhandahålls av det trådlösa länklagret. Till exempel, genom att koppla från global QoS på nätverksnivå, såsom genomströmning, end-to-end-fördröjning och fördröjningsjitter, kan den trådlösa länkmodulens design uppnå de globala QoS-kraven. Baserat på de tillhandahållna trådlösa länkmodulerna kan komplexiteten vid enskilda noder vara oberoende av nätverksskalan.

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

EWI är också en arkitektonisk stil, där systemlagret organiserar de trådlösa länkmodulerna (vid det trådlösa länklagret); och peer-trådlösa länkmoduler kan utbyta modulhanteringsinformation genom att stoppa paketrubriker till informationsenheterna för systemlagret.

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

Två tjänståtkomstpunkter (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 systemlagret för att styra QoS för trådlösa länkmoduler.

Se även

Referenser

Källor

externa länkar