شبکه شناختی: تفاوت میان نسخهها
آرش خداپرست (بحث | مشارکتها) ایجاد شده بهواسطهٔ ترجمهٔ صفحهٔ «Cognitive network» |
(بدون تفاوت)
|
نسخهٔ ۲۶ ژانویهٔ ۲۰۲۲، ساعت ۰۸:۱۷
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d8/Noun_Dysfunction_2452299.svg/220px-Noun_Dysfunction_2452299.svg.png)
در شبکه های ارتباطی ، شبکه شناختی (CN) نوع جدیدی از شبکه داده است که از فناوری پیشرفته در چندین حوزه تحقیقاتی (مانند یادگیری ماشین ، نمایش دانش ، شبکه کامپیوتری ، مدیریت شبکه ) برای حل برخی از مشکلات شبکه های فعلی استفاده می کند. . شبکه شناختی با رادیو شناختی (CR) متفاوت است زیرا تمام لایههای مدل OSI را پوشش میدهد (نه تنها لایههای 1 و 2 مانند CR [۱] ).
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Modelo_osi.png/220px-Modelo_osi.png)
تاریخ
اولین تعریف از شبکه شناختی توسط تئو کانتر در تحقیقات دکترای خود در KTH، موسسه سلطنتی فناوری، استکهلم، از جمله ارائه در ژوئن 1998 از شبکه شناختی به عنوان شبکه با حافظه ارائه شد. تئو شاگرد چیپ مگوایر بود که به جو میتولا، مبتکر رادیو شناختی نیز مشاوره می داد. میتولا بر شناخت در گره ها تمرکز داشت، در حالی که کانتور بر شناخت در شبکه متمرکز بود. پایان نامه مجوز میتولا که در آگوست 1999 منتشر شد، شامل نقل قول زیر است: «به مرور زمان، شبکه [زبان بازنمایی دانش رادیویی] دارای قدرت RKRL میتواند یاد بگیرد که ویژگیهای محیط طبیعی را که با مدلها مطابقت ندارد متمایز کند. می تواند خطاها را به یک شبکه شناختی اعلام کند." این اولین انتشار شبکه شناختی مفهومی است، از زمانی که کانتور کمی بعد منتشر کرد.
چالش شبکه های خودمختار IBM در سال 2001 باعث معرفی یک چرخه شناخت در شبکه ها شد. رادیو شناختی، شبکههای شناختی کانتور و شبکههای خودمختار آیبیام پایه و اساس تکامل موازی شبکههای بیسیم شناختی و دیگر شبکههای شناختی را فراهم کردند. در سال 2004، پتری ماهونن، در حال حاضر در RWTH، آخن، و یکی از اعضای کمیته دکتری میتولا، اولین کارگاه بین المللی در مورد شبکه های بی سیم شناختی را در Dagstuhl، آلمان برگزار کرد. علاوه بر این، برنامههای E2R و E3 اتحادیه اروپا نظریه شبکههای شناختی را تحت عنوان شبکههای خود سازماندهی، شبکههای خودآگاه و غیره توسعه دادند. یکی از تلاش ها برای تعریف مفهوم شبکه شناختی در سال 2005 توسط توماس و همکاران انجام شد. [۲] و بر اساس یک ایده قدیمی تر از سطح دانش توصیف شده توسط کلارک و همکاران است. در سال 2003 [۳] BS Manoj و همکاران. یک سیستم شبکه دانش کامل شناختی را در سال 2008 پیشنهاد کرد. [۴] از آن زمان تاکنون، فعالیت های تحقیقاتی متعددی در این منطقه پدید آمده است. یک بررسی [۵] و یک کتاب ویرایش شده [۶] برخی از این تلاش ها را نشان می دهد.
صفحه دانش "یک سیستم فراگیر در شبکه است که مدل های سطح بالایی از آنچه شبکه قرار است انجام دهد را ایجاد میکند و نگهداری می کند تا خدمات و مشاوره به سایر عناصر شبکه ارائه کند". [۳]
مفهوم شبکه شناختی مقیاس بزرگ در سال 2008 توسط سانگ وقتی که این طرح دانش به وضوح برای شبکه های بی سیم در مقیاس بزرگ به عنوان دانش در مورد در دسترس بودن طیف رادیویی و ایستگاه های بی سیم تعریف شد.
تعریف
توماس و همکاران [۲] شبکه شناختی را به عنوان شبکه ای با یک فرآیند شناختی تعریف می کند که می تواند شرایط فعلی شبکه را درک کند، برنامه ریزی کند، تصمیم بگیرد، بر اساس آن شرایط عمل کند،و از پیامدهای اقدامات خود درس بگیرد، همه در حالی که اهداف نهایی را دنبال می کند. این حلقه، حلقه شناخت، محیط را حس می کند، اقدامات را بر اساس ورودی حسگرها و سیاست های شبکه برنامه ریزی می کند، تصمیم می گیرد که کدام سناریو با هدف نهایی خود با استفاده از یک موتور استدلال مطابقت دارد، و در نهایت بر اساس سناریوی انتخاب شده همانطور که در بحث بحث شد عمل می کند. بخش قبلی. سیستم از گذشته (موقعیت ها، برنامه ها، تصمیمات، اقدامات) درس می گیرد و از این دانش برای بهبود تصمیم گیری های آینده استفاده می کند.
این تعریف از شبکه شناختی به صراحت به دانش شبکه اشاره نمی کند. این فقط حلقه شناختی را توصیف می کند و اهداف پایان به انتها را اضافه می کند که آن را از رادیو شناختی یا به اصطلاح لایه های شناختی متمایز می کند. این تعریف از شبکه شناختی ناقص به نظر می رسد زیرا فاقد دانش است که جزء مهم یک سیستم شناختی است همانطور که در [۵] [۶] [۷] و بحث شد. [۸]
Balamuralidhar و Prasad [۷] دیدگاه جالبی از نقش بازنمایی دانش هستیشناختی ارائه میدهند: «ماهیت پایدار این هستیشناسی، فعال بودن و استحکام را برای «رویدادهای نادیدهانگیز» امکانپذیر میسازد، در حالی که ماهیت واحد، سازگاریهای سرتاسری را ممکن میسازد.
در، [۵] شبکه شناسی به عنوان یک شبکه ارتباطی تقویت شده توسط یک صفحه دانش دیده می شود که می تواند به صورت عمودی بر روی لایه ها (با استفاده از طراحی متقابل لایه) و یا به صورت افقی در سراسر فناوری ها و گره ها (محیط ناهمگن) را پوشش دهد. سطح دانش حداقل به دو عنصر نیاز دارد: (1) نمایش دانش مرتبط در مورد دامنه (دستگاه، شبکه همگن، شبکه ناهمگن، و غیره). (2) یک حلقه شناخت که از تکنیک های هوش مصنوعی در داخل حالت های خود استفاده می کند (تکنیک های یادگیری، تکنیک های تصمیم گیری و غیره). ).
علاوه بر این، در و [۸] یک معماری شبکه متقاطع دقیق برای شبکه شناختی ها پیشنهاد شد، که در آن شبکه شناختی به عنوان شبکه ای تفسیر می شود که می تواند از منابع طیف رادیویی و ایستگاه های بی سیم به طور فرصت طلبانه، بر اساس دانش در دسترس بودن چنین منابعی، استفاده کند. . از آنجایی که رادیو شناختی به عنوان یک گیرنده رادیویی توسعه یافته است که می تواند از کانال های طیف به طور فرصت طلبانه استفاده کند ( دسترسی به طیف پویا )، بنابراین شبکه شناختی شبکه ای است که می تواند رادیو شناختی ها را به طور فرصت طلبانه سازماندهی کند.
معماری شبکه
معماری شبکه چندلایه ای CN در [۸] نیز به عنوان اتصال بی سیم جاسازی شده (EWI) در مقابل پشته پروتکل اتصال سیستم باز (OSI) نامگذاری شده است. معماری CN بر اساس تعریف جدیدی از پیوند بی سیم است. پیوندهای بیسیم انتزاعی جدید بهعنوان همکاریهای متقابل دلخواه بین مجموعهای از گرههای بیسیم همسایه (مجاورت) دوباره تعریف میشوند. در مقایسه، شبکههای بیسیم سنتی به «پیوندهای سیمی مجازی» نقطه به نقطه با یک جفت گره بیسیم از پیش تعیینشده و طیف اختصاصیافته متکی است.
این معماری شبکه همچنین دارای سه اصل اصلی زیر است:
- انتزاع پیوند عملکردی : بر اساس تعریف پیوند بیسیم انتزاعی، ماژولهای پیوند بیسیم در گرههای بیسیم مجزا پیادهسازی میشوند که میتوانند انواع مختلفی از پیوندهای بیسیم انتزاعی را راهاندازی کنند. با توجه به انتزاعات عملکردی، دستهبندیهای ماژولهای پیوند بیسیم میتوانند شامل: پخش، تکپخش ، چندپخشی ، و تجمع دادهها و غیره باشند. بنابراین، عملکرد شبکه را می توان در طراحی ماژول های پیوند بی سیم ادغام کرد. این همچنین منجر به دو لایه سلسله مراتبی به عنوان مبانی معماری می شود که به ترتیب شامل لایه سیستم و لایه پیوند بی سیم می شود. لایه پیوند بی سیم پایین، کتابخانه ای از ماژول های پیوند بی سیم را به لایه سیستم فوقانی عرضه می کند. لایه سیستم ماژول های پیوند بی سیم را برای دستیابی به برنامه نویسی کاربردی موثر سازماندهی می کند.
- پیوندهای بیسیم فرصتطلب : در تحقق مفهوم شبکههای بیسیم شناختی، هم طیف اشغالشده و هم گرههای مشارکتکننده یک پیوند بیسیم انتزاعی بهطور فرصتطلبانهای با در دسترس بودن آنی آنها تعیین میشوند. این اصل در مورد طراحی ماژول های پیوند بی سیم در لایه پیوند بی سیم تصمیم می گیرد. عملکرد سیستم می تواند با مقیاس بزرگتر شبکه بهبود یابد، زیرا تراکم شبکه بالاتر، تنوع بیشتری را در شکل گیری فرصت طلبانه هر پیوند بی سیم انتزاعی ایجاد می کند. [۹]
- جداسازی جهانی QoS : برنامه جهانی یا QoS شبکه (کیفیت خدمات) به الزامات محلی همکاری در گره های بی سیم همسایه، یعنی QoS پیوند بی سیم جدا شده است. به طور خاص، با جدا کردن QoS در سطح برنامه جهانی، به لایه سیستم اجازه میدهد تا ماژولهای پیوند بیسیم را که توسط لایه پیوند بیسیم ارائه میشوند، بهتر سازماندهی کند. برای مثال، با جدا کردن QoS در سطح شبکه جهانی، مانند توان عملیاتی، تاخیر انتها به انتها، و لرزش تاخیر، طراحی ماژول پیوند بیسیم میتواند به الزامات QoS جهانی دست یابد. بر اساس ماژول های پیوند بی سیم ارائه شده، پیچیدگی در گره های جداگانه می تواند مستقل از مقیاس شبکه باشد.
ماژولهای پیوند بیسیم، انتزاعهای شبکه باز قابل استفاده مجدد را در اختیار طراحان سیستم قرار میدهند، جایی که ماژولها را میتوان بهصورت جداگانه بهروزرسانی کرد، یا ممکن است ماژولهای جدیدی به لایه پیوند بیسیم اضافه شود. ماژولار بودن و انعطاف پذیری بالا می تواند برای توسعه میان افزار یا برنامه کاربردی ضروری باشد.
EWI همچنین یک معماری به سبک سازماندهی است که در آن لایه سیستم ماژول های پیوند بی سیم (در لایه پیوند بی سیم) را سازماندهی می کند. و ماژولهای پیوند بیسیم همتا میتوانند اطلاعات مدیریت ماژول را با اضافه کردن هدرهای بسته به واحدهای اطلاعات لایه سیستم مبادله کنند.
پنج نوع ماژول پیوند بی سیم، به ترتیب شامل پخش، پخش همتا به همتا، چندپخشی، تک پخشی به سینک و تجمع داده پیشنهاد شد. انواع دلخواه دیگری از ماژول ها امکان دارد که اضافه شوند و انواع دیگری از پیوندهای بی سیم انتزاعی را بدون محدودیت ایجاد کنند. برای مثال، ماژول پخش به سادگی بسته های داده را به گره های اطراف پخش می کند. ماژول unicast همتا به همتا می تواند بسته های داده را از مبدا به مقصد از طریق چندین پرش بی سیم تحویل دهد. ماژول Multicast بسته های داده را در مقایسه با unicast همتا به همتا به چندین مقصد ارسال می کند. ماژول unicast to-sink میتواند به ویژه در شبکههای حسگر بیسیم مفید باشد، که از قابلیتهای بالاتر جمعآوریکنندههای داده (یا سینکها) برای دستیابی به تحویل بهتر دادهها استفاده میکند. ماژول جمع آوری داده ها به طور فرصت طلبانه داده های مرتبط با زمینه را از مجموعه ای از گره های بی سیم مجاورت جمع آوری و جمع می کند.
دو نقطه دسترسی سرویس (SAP) روی رابط بین لایه های سیستم و پیوند بی سیم تعریف شده است که به ترتیب WL_SAP (Wireless Link SAP) و WLME_SAP (Wireless Link Management Entity SAP) هستند. WL_SAP برای صفحه داده استفاده می شود، در حالی که WLME_SAP برای صفحه مدیریت استفاده می شود. SAP ها بوسیله لایه سیستم در کنترل QoS ماژول های پیوند بی سیم استفاده می شوند.
همچنین ببینید
- بهینه سازی چند لایه
- اصل انتها به انتها
- مش فرصت طلب
منابع
منابع
- Kanter, Theo (2001), "Adaptive Personal Mobile Communication, Service Architecture and Protocols.", Trita-It. Avh. (Ph.D. Dissertation), Kista, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, ISSN 1403-5286
- Clark, David D.; Partridge, Craig; Ramming, J. Christopher; Wroclawski, John T. (2003), "A knowledge plane for the internet", Proceedings of the 2003 Conference on Applications, Technologies, Architectures, and Protocols for Computer Communications - SIGCOMM '03, p. 3, doi:10.1145/863955.863957, ISBN 1581137354
- Mitola, Joseph (2000), "Cognitive Radio – An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio", Trita-It. Avh. (Ph.D. Dissertation), Kista, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, ISSN 1403-5286
- Thomas, R.W.; Dasilva, L.A.; MacKenzie, A.B. (2005), "Cognitive networks", First IEEE International Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks, 2005. DySPAN 2005, pp. 352–360, doi:10.1109/DYSPAN.2005.1542652, ISBN 1-4244-0013-9
- Manoj, B.; Rao, Ramesh; Zorzi, Michele (2008), "CogNet: A cognitive complete knowledge network system", IEEE Wireless Communications, 15 (6): 81–88, doi:10.1109/MWC.2008.4749751
- ↑ Mitola 2000.
- ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ Thomas 2005.
- ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ Clark 2003.
- ↑ Manoj, B.; Rao, Ramesh; Zorzi, Michele (2008). "Cog Net: A cognitive complete knowledge network system". IEEE Wireless Communications. 15 (6): 81–88. doi:10.1109/MWC.2008.4749751.
- ↑ ۵٫۰ ۵٫۱ ۵٫۲ Fortuna, Carolina; Mohorcic, Mihael (2009). "Trends in the development of communication networks: Cognitive networks". Computer Networks. 53 (9): 1354–1376. doi:10.1016/j.comnet.2009.01.002.
- ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ Q. Mahmoud, "Cognitive Networks: Towards Self-Aware Networks", John Wiley and Sons, 2007, شابک ۹۷۸−۰−۴۷۰−۰۶۱۹۶−۱.
- ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ Balamuralidhar, P.; Prasad, Ramjee (2008). "A Context Driven Architecture for Cognitive Radio Nodes". Wireless Personal Communications. 45 (3): 423–434. doi:10.1007/s11277-008-9480-7.
- ↑ ۸٫۰ ۸٫۱ ۸٫۲ Song, Liang; D. Hatzinakos (2009). "Cognitive networking of large scale wireless systems". International Journal of Communication Networks and Distributed Systems. 2 (4): 452–475. doi:10.1504/IJCNDS.2009.026558.
- ↑ Kotobi, Khashayar; Mainwaring, Philip; Tucker, Conrad; Bilén, Sven (2015). "Data-Throughput Enhancement Using Data Mining-Informed Cognitive Radio". Electronics. 4 (2): 221–238. doi:10.3390/electronics4020221.