الشبكة المعرفية

في شبكات الاتصالات ، تعتبر الشبكة المعهدية أوبالإنجليزية (Cognitive Network) نوعاً جديداً من شبكات البيانات التي تستخدم أحدث التقنيات من عدة مجالات بحثية (مثل التفهم الآلي ، تمثيل الفهم ، شبكة الحاسب ، إدارة الشبكات ) لحل بعض المشكلات التي تقابلها الشبكات الحالية . تختلف الشبكة المعهدية عن الراديوالمعهدي (CR) حيث إنها تغطي جميع طبقات نموذج OSI (ليس فقط الطبقات 1 و2 كما هوالحال مع CR ).

نبذة في التاريخ

قدم Theo Kantor التعريف الأول للشبكة المعهدية في بحثه للدكتوراه في KTH ، والمعهد الملكي للتكنولوجيا ، ستوكهولم ، بما في ذلك عرض في يونيو1998 للشبكة المعهدية كشبكة مع ذاكرة. كان ثيوطالباً في Chip Maguire الذي كان أيضاً يقدم المشورة لجوميتولا (Joe Mitola)، منشئ الراديوالمعهدي. ركز Mitola على الإدراك في العقد ، بينما ركز Kantor على الإدراك في الشبكة. تتضمن أطروحة Mitola's Licentiate ، المنشورة في شهر أغسطس بعام 1999 ، الاقتباس التالي: "بمرور الوقت ، يمكن حتى تتفهم الشبكة الممكّنة لـ RKRL [لغة تمثيل الفهم اللاسلكية] التمييز بين ميزة البيئة الطبيعية التي لا تتطابق مع النماذج. يمكن حتى تعلن عن الأخطاء إلى شبكة المعهدية. " هذا هوالنشر الأقدم للشبكة المعهدية المفاهيمية ، حيث نشرت كانتور لاحقاً بعض الشيء.

حرض تحدي شبكات آي بي إم المستقلة عام 2001 على إدخال دورة الإدراك في الشبكات. يوفر الراديوالمعهدي وشبكات Kantor الإدراكية والشبكات المستقلة من IBM الأساس للتطور الموازي للشبكات اللاسلكية المعهدية والشبكات المعهدية الأخرى. في عام 2004 ، قام بيتري ماهونين (Petri Mahonen) ، الذي يعمل حالياً في RWTH ، Aachen، وعضولجنة الدكتوراه في Mitola بتنظيم أول ورشة عمل دولية حول الشبكات اللاسلكية المعهدية في Dagstuhl ، ألمانيا. بالإضافة إلى ذلك ، طورت برامج الاتحاد الأوروبي E2R وE3 نظرية الشبكة المعهدية تحت عنوان شبكات التنظيم الذاتي والشبكات ذاتية الإدراك وما إلى ذلك. تم إجراء إحدى محاولات تعريف مفهوم الشبكة المعهدية في عام 2005 بواسطة Thomas et al. ويستند إلى فكرة أقدم عن طائرة الفهم التي وصفها كلارك (Clark) وآخرون معه، في عام 2003 . BS Manoj et al. اقترح نظام شبكة الفهم المعهدية الكاملة في عام 2008. ومنذ ذلك الحين ، ظهرت الكثير من الأنشطة البحثية في المنطقة. كشفت بعض من الإستبيانات وبعض الخط والإحصائيات عن بعض هذه الجهود.

"طائرة الفهم" أوبالإنجليزية (The Knowledge Plane) تعبير عن "نظام واسع الانتشار داخل الشبكة يقوم بإنشاء وصيانة نماذج عالية المستوى لما يفترض حتى تقوم به الشبكة ، من أجل توفير الخدمات والمشورة لعناصر أخرى من الشبكة".

تم تطوير مفهوم الشبكة المعهدية الكبيرة في عام 2008 من قبل سونج (Song) ، حيث تم تعريف خطة الفهم بوضوح للشبكات اللاسلكية واسعة النطاق باعتبارها الفهم حول توفر الطيف الخاص بالراديووالمحطات اللاسلكية.

تعاريف

توماس وآخرون معه قد حددوا الشبكة المعهدية على أنها شبكة ذات عملية معهدية يمكنها حتى تتصور ظروف الشبكة الحالية ، وتخطط ، وتقرر ، وتتصرف بناءً على هذه الشروط ، وفوق جميع ذلك، يمكنها بأن تتفهم من عواقب تصرفاتها ، جميع ذلك مع اتباع الأهداف من البداية إلى النهاية. هذه الحلقة ، حلقة الإدراك ، تستشعر البيئة ، وتخطط لإجراءات وفقاً للمدخلات المستمدة من أجهزة الاستشعار وسياسات الشبكة ، وتقرر أي سيناريويناسب غرضها من طرف إلى آخر باستخدام محرك الاستدلال ، ويعمل أخيراً على السيناريوالمختار كما تمت مناقشته في القسم السابق. يتفهم النظام من الماضي (المواقف والخطط والقرارات والإجراءات) ويستخدم هذه الفهم لتحسين القرارات في المستقبل.

لا يشير تعريف الشبكة المعهدية هذا بصراحة إلى فهم الشبكة ؛ فهويصف فقط الحلقة المعهدية ويضيف أهدافاً من طرف إلى طرف تميزها عن الشبكة المعهدية أوما يسمى الطبقات المعهدية. يظهر حتى تعريف الشبكة المعهدية هذا غير مكتمل لأنه يفتقر إلى الفهم وهوعنصر مهم في النظام المعهدي كما تمت مناقشته في ، و.

يقدم جميع من Balamuralidhar وPrasad نظرة مثيرة للاهتمام لدور تمثيل الفهم الأنطولوجية: "إن الطبيعة المستمرة لهذا الأنطولوجيا تتيح الاستباقية والمتانة لـ" الأحداث الجهلة "في حين حتى الطبيعة الوحدية تتيح عمليات التكيف من طرف إلى طرف."

في ، يُنظر إلى الشبكة المعهدية على أنها شبكة اتصال مدعومة بمستوى فهم يمكنه حتى يمتد رأسيًا فوق الطبقات (باستخدام تصميم الطبقات المتقاطعة) و/ أوأفقياً عبر التقنيات والعقد (تغطي بيئة غير متجانسة). يحتاج مستوى الفهم إلى عنصرين على الأقل: أولاً: تمثيل الفهم ذات الصلة حول النطاق (الجهاز ، الشبكة المتجانسة ، الشبكة غير المتجانسة ، إلخ) ؛ ثانياً: حلقة الإدراك التي تستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي داخل دولها (تقنيات التفهم ، تقنيات خلق القرار ، وما إلى ذلك).

علاوة على ذلك ، في و ، تم اقتراح بنية شبكة مفصّلة عبر الطبقات من أجل الشبكات المعهدية، حيث يتم تفسير الشبكة المعهدية على أنها شبكة يمكنها استخدام جميع من الطيف الخاص بـ "الراديو" وموارد المحطة اللاسلكية في الوقت المناسب ، بناءً على فهم توفر هذا المورد . منذ حتى تم تطوير "الراديوالمعهدي" كمستقبل إرسال لاسلكي يمكنه استخدام قنوات الطيف بشكل انتهازي ( وصول ديناميكي للطيف ) ، فإن الشبكة المعهدية هي بالتالي شبكة يمكنها تنظيم طيف الراديوالمعهدي بشكل انتهازي.

هندسة وعمارة الشبكات المعهدية

تم تسمية بنية الشبكة المتقاطعة للشبكة المعهدية في أيضاً باسم الترابط اللاسلكي المضمن (EWI) بدلاً من مكدس بروتوكول توصيل النظام المفتوح (OSI). تعتمد بنية الشبكة المعهدية على تعريف حديث للربط اللاسلكي. يتم إعادة تعريف الروابط اللاسلكية المجردة الجديدة على أنها عمليات تعسفية مشهجرة بين مجموعة من العقد اللاسلكية المجاورة (المتقاربة /أوالقريبة). بالمقارنة ، تعتمد الشبكات اللاسلكية التقليدية على "روابط سلكية افتراضية" من نقطة إلى نقطة مع زوج محدد مسبقاً من العقد اللاسلكية والطيف المخصص.

تتضمن بنية الشبكة هذه أيضاً المبادئ الأساسية الثلاثة التالية:

تجريد الوصلة الوظيفية : بناءً على تعريف الارتباط اللاسلكي المجرد ، يتم تطبيق وحدات الارتباط اللاسلكي في العقد اللاسلكية الفردية ، والتي يمكنها إعداد أنواع مختلفة من الارتباطات اللاسلكية المجردة. وفقاً للتجارب الوظيفية ، يمكن حتى تضم فئات وحدات الارتباط اللاسلكي: البث ، البث الأحادي ، البث المتعدد ، وتجميع البيانات ، وما إلى ذلك. لذلك ، يمكن دمج وظائف الشبكة في تصميم وحدات الارتباط اللاسلكي. ينتج عن هذا أيضاً طبقتان هرميتان كقواعد معمارية ، بما في ذلك طبقة النظام وطبقة الارتباط اللاسلكي ، على التوالي. توفر طبقة الارتباط اللاسلكي السفلية مخطة وحدات الارتباط اللاسلكي إلى طبقة النظام العلوي ؛ تقوم طبقة النظام بتنظيم وحدات الارتباط اللاسلكي لتحقيق برمجة تطبيقات فعالة.
الروابط اللاسلكية الانتهازية : عند تحقيق مفهوم الشبكات اللاسلكية المعهدية ، يتم تحديد جميع من الطيف المشغول والعقد المشاركة في ارتباط لاسلكي مجردة بشكل مناسب من خلال توفرها الفوري. يقرر هذا المبدأ تصميم وحدات الارتباط اللاسلكي في طبقة الارتباط اللاسلكي. يمكن تحسين أداء النظام باستخدام نطاق شبكة أكبر ، حيث حتى كثافة الشبكة الأعلى توفر تنوعاً إضافياً في التكوين الانتهازي لأي ارتباطات لاسلكية مجردة.
الفصل العالمي لجودة الخدمة (QoS): يتم فصل الخدمة الكاملة للشبكة QoS (جودة الخدمة) في المتطلبات المحلية للعمل المشهجر في العقد اللاسلكية المجاورة ، أي جودة الخدمة اللاسلكية QoS. وبشكل أكثر تحديداً ، من خلال فصل جودة الخدمة على مستوى التطبيق العالمي ، يسمح لطبقة النظام بتنظيم وحدات الارتباط اللاسلكي التي توفرها طبقة الارتباط اللاسلكي بشكل أفضل. على سبيل المثال ، من خلال فصل جودة الخدمة على مستوى الشبكة العالمية ، مثل الإنتاجية والتأخير من طرف إلى طرف ورجف التأخير ، يمكن حتى يحقق تصميم وحدة الارتباط اللاسلكي متطلبات جودة الخدمة العالمية. استناداً إلى وحدات الارتباط اللاسلكي المقدمة ، يمكن حتىقد يكون التعقيد في العقد الفردية مستقلاً عن نطاق الشبكة.

توفر وحدات الارتباط اللاسلكي لمصممي النظام تجريدات شبكة مفتوحة قابلة لإعادة الاستخدام ، حيث يمكن تحديث الوحدات بشكل فردي ، أويمكن إضافة وحدات جديدة إلى طبقة الارتباط اللاسلكي. يمكن حتى تكون المرونة العالية والمرونة ضرورية لتطوير التطبيقات الوسيطة أوالتطبيقات.

EWI هي أيضاً بنية نمط التنظيم ، حيث تنظم طبقة النظام وحدات الارتباط اللاسلكي (في طبقة الارتباط اللاسلكي) ؛ يمكن لوحدات الارتباط اللاسلكي للنظراء تبادل معلومات إدارة الوحدة النمطية عن طريق حشورؤوس حزم البيانات إلى وحدات معلومات طبقة النظام.

تم اقتراح خمسة أنواع من الوحدات النمطية للارتباط اللاسلكي ، بما في ذلك البث ، البث الأحادي النظير ، البث المتعدد ، الإرسال الأحادي ، وتجميع البيانات ، على التوالي. يمكن إضافة أنواع تعسفية أخرى من الوحدات ، لتأسيس أنواع أخرى من الروابط اللاسلكية المجردة دون قيود. على سبيل المثال ، تقوم وحدة البث ببساطة بنشر حزم البيانات على العقد المحيطة. تستطيع وحدة البث الأحادي النظير توصيل حزم البيانات من المصدر إلى الوجهة عبر القفزات اللاسلكية المتعددة. ترسل الوحدة النمطية للإرسال المتعدد حزم بيانات إلى وجهات متعددة ، مقارنةً بالرسالة أحادية الند للند. يمكن حتى تكون وحدة الإرسال الأحادي مفيدة بشكل خاص في شبكات الاستشعار اللاسلكية ، التي تستخدم إمكانات أعلى لهواة جمع البيانات (أوالمصارف) ، وذلك لتحقيق تسليم أفضل للبيانات. تقوم وحدة تجميع البيانات بجمع البيانات المتعلقة بالسياق وتجميعها من مجموعة من العقد اللاسلكية القريبة.

يتم تعريف نقطتي وصول إلى الخدمة (SAP) على القابلة بين طبقة النظام وطبقة الارتباط اللاسلكي ، وهما WL_SAP (Wireless Link SAP) وWLME_SAP (كيان إدارة الارتباط اللاسلكي SAP) ، على التوالي. يتم استخدام WL_SAP لمستوى البيانات ، في حين يتم استخدام WLME_SAP لمستوى الإدارة. يتم استخدام SAPs بواسطة طبقة النظام في التحكم في جودة خدمة وحدات الارتباط اللاسلكي.

إنظر أيضاً

Cross-layer optimization
مبدأ نهاية إلى نهاية
شبكة انتهازية

المراجع

^ Mitola 2000.
↑ Thomas 2005.
↑ Clark 2003.
^ B. S. Manoj, Michele Zorzi, and Ramesh Rao, "Cognitive Complete Knowledge Network System", IEEE Wireless Communications Magazine, December 2008.
↑ C. Fortuna, M. Mohorcic, "Trends in the development of communication networks: Cognitive networks", Computer Networks, 2009.
↑ Q. Mahmoud, "Cognitive Networks: Towards Self-Aware Networks", John Wiley and Sons, 2007, نسخة محفوظةخمسة يناير 2014 على مسقط واي باك مشين.
↑ Song, Liang (Jan 2008). "Cognitive Networks: Standardizing the Large Scale Wireless Systems". Consumer Communications and Networking Conference, 2008. CCNC 2008. 5th IEEE: 988–992. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2019.
↑ P. Balamuralidhar and R. Prasad, "A context driven architecture for cognitive nodes", Wireless Personal Communications 45 (2008), pp. 423–434.
↑ 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. مؤرشف من الأصل فيعشرة أبريل 2012.
^ K. Kotobi, P. B. Mainwaring, C. S. Tucker, and S. G. Bilén., "Data-Throughput Enhancement Using Data Mining-Informed Cognitive Radio." Electronics 4, no. 2 (2015): 221-238. نسخة محفوظة 28 مايو2017 على مسقط واي باك مشين.

مصادر

Clark, D.D.; et al. (2003), "A knowledge plane for the internet", Proceedings of the SIGCOMM 2003, Karlsruhe, Germany
Mitola, Joseph (2000), Cognitive Radio – An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio (Ph.D. Dissertation), Kista, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, ISSN 1403-5286
Thomas, R.W.; et al. (2005), "Cognitive networks", Proceedings of the First IEEE International Symposium on New Frontiers in Dynamic Spectrum Access Networks, Baltimore(الإنضمام مطلوب)
B.S, Manoj; et al. (2008), "CogNet: A Cognitive Complete Knowledge Networking System", IEEE Wireless Communications Magazine, IEEE