认知无线网络发展

认知无线网络发展（精选十篇）

认知无线网络发展 篇1

关键词：无线电认知,无线电发展与实践,探索研究

0前言

随着我国信息技术的不断发展和突破, 人们在日常生活当中的通讯方式不断的发生变换和改变, 促使着人们对于通信技术需求的不断突破, 同时为了适应时代发展的需要, 国家无线电通信系统建设中的投资不断扩大, 从而把我国的无线技术当中的频谱资源越加丰富起来, 在此大环境之中, 人们的日常生活就越加与无线电技术变得紧密相关起来。不过这种紧密的关系虽然在很大程度上促进了我国无线电技术的发展, 但同样的也对我国的无线电技术发展产生了一定的制约作用, 即无线电频谱资源问题日益突出, 同时我国就已经划分而出的无线电频谱资源或多或少的都存在闲置, 导致资源分配发面出现问题, 发挥不出实际资源的有效功能, 因而, 我国研究者就当前我国的无线电使用实际情况, 提出了一种认知无线技术 (CR) , 这种技术在时间和空间之中对于频谱资源的把控运用, 在一定程度上优化了我国的无线电当中频谱资源的有效分配和利用, 不过这项技术的运用过程中同样有许多阻碍, 不过笔者相信随着时代发展脚步的不断前行, 这项技术的应用会在不断的改进和优化之中实现普及。

1 浅析无线电基本原理

1.1 无线电基本原理及概念特征

无线电的CR技术的提出是上世纪末由Joseph Mitola博士提出的一种更为先进的无线电应用模式, 在进行CR技术工作基本呢原理的阐述过程当中, 很多不同领域的学者就对CR无线电技术理论的丰盈做出了重大贡献。作为一种新型的智能化无线电应用模式, 其在频谱感知以及智能程度上所发挥而出的实际效用是非常令人满意的, 此种先进技术的提出, 对无线电应用领域而言可谓是一次革命性的突破, 所带来的有利影响不仅仅是体现在资源的优化分配利用, 同时体现在无线电技术应用的可靠性被社会所认可。综上所述, 笔者认为先进的CR无线技术所能够具备的两大特称为:认知能力以及重构能力, 下文笔者就对此两种能力进行逐一分析说明。 (1) 认知能力:根据图1所示, CR无线电技术的工作运行当中, 频谱对于无线环境以及得来数据的使用分析、判决上所呈现而出的是一种较为明朗的工作模式。其中频谱感知对于无线电当中频谱的检测功能, 很大程度上减少了频谱的闲置, 提高了资源的利用率, 同时频谱信号在进行传输反馈的过程当中, 对于不同用户的应用频谱能过自动的判决, 从而为用户提供最为设和的频段传输。 (2) 重构能力:CR技术领域之内对于无线电环境的动态编程, 使得CR技术在进行收发传输过程当中可以更加的智能化。其能够较为完善的重构环节为:工作当中的频率、调制的方式以及发射功率和通信协议, 当然重构的功能不是简单的重新构成, 其对于用户使用无线电频段是防止干扰时所进行的有效的调制方案, 发挥出的实际效果同样是不同轻视的。

2 如何理解无线电物理层的核心技术

如图2所示, 我们可以清楚的发现CR无线电系统当中的核心物理层技术中对于宽带射频前端技术以及频谱感知技术和数据传输技术都是包含在内的, 同样笔者就下文对这三种技术进行逐一的分析说明。

2.1 宽带射频前端技术

在宽带射频前端技术中, CR无线电系统就频谱的感知能力和进行了扩大, 该无线电在宽带射频前端技术的运作过程当中, 其工作原理是, 通过无线电对信号的放大, 然后通过无线电设备之中的混频和A/D转换之后进行一种处理过程, 在此过程给当中, 其每一个环节所发挥而出的效用都不相同, 同时各个环节之间的效果叠加利用, 最终才实现了CR无线电系统中的宽带射频前端技术。其中在工作是对于与信号的接受选择是由射频滤器来完成, 而信号的降噪处理都是通过LNA来实现, 而信号的转换过程是相对比较复杂的, 要经过三个系统联合控制才能最终完成, 即通过锁相环、压控振荡器、混频器联合控制, CR无线电系统分工的明确性, 致使其在进行信号的传输时是比较稳定的。不过CR宽带射频前端技术的应用在实际过程当中其实还存在着一些问题, 因此在实际安装使用过程当中, 工作人员可以选择高赫兹的转换器来解决信号检测能力不足的难题, 或者是采用一些相匹配的自动化无线电技术。

我们讲CR无线技术应用的前提条件就是频谱感知的技术应用。如今我们现有的频谱感知技术, 往往是通过单节点感知来实现的无线射频环境进行的标示过程, 或者是协同感知的工作模式。在单节点感知技术的应用当中, 其在匹配滤波以及能量的检测和周期特性检测当中所能起到的作用相对而言是比较明显的, 比较两者优缺点可以发现, 频谱感知在单节点感知下, 对于信号采集和传输出现的种种问题都表明这种方式的弊端严重这月这他的应用, 因此在此基础之上研究者提出了一种较为优越的协同感知, 来保证频谱感知的稳定性及可靠性。

2.2 数据传输技术

CR中的数据传输技术应用对整体无线电系统的优化实现是直观中的, 同时也是确保无线电系统在工作当中质量和效率的一大保证。但是受CR技术所限, 在进行数据传输技术的搭建上面必须要有一套与之能够遥相呼应的技术措施。就CR无线技术的应用发展而言, 当今世界上为保证CR无线电传输大致可以归类为这两类基本解决渠道:多载波或基带信号发射波形技术及设计。多载波技术对于信息传输一般是通过正交频分复用来实现的。

3 无线电技术发展现状与未来发展趋势

就我国目前的无线电技术应用来讲, 各行各业在无线电技术应用中都存在着一定需求, 因而促使了许许多多研究学者去对我国的无线电技术发展和应用做出探索和研究, 在此前提之下, 研究者们提出了各种不同的发展方式, 使得我国的无线电技术应用不断的在进行这完善。从世界角度出发, 无线电技术的应用的基本理论、数据传输、频谱感知等无线电领域内的发展中, 所取得的成果是非常显著的, 目前研究者们提出了一种名为IEEE技术研究活动, 此种活动的开展对于无线电的普及应用而言有着明显的助推作用。结合上文所述笔者就无线电的发扎趋势进行了大胆预测。无线电技术理论的发展和应用会向着整合优化的道路前行, 无线电的技术试验会被广泛应用, 无线电系统趋向融合, 虽然目前人们的通信需求与无线电技术的应用还存在差异, 不过两者之间的矛盾并不排斥, 而这两种矛盾会成为无线电技术发展应用当中的一剂催化剂也未尝不可, 根据资料表明已经有一批有识之士在进行着无线电系统的整合研究, 因此笔者就以上所列举而出的资料大胆推测无线电技术未来发展的趋势就是整合优化。

4 结束语

无线电发展的认知和实践探索, 对于满足人们的通信需求以及帮助无线电频谱资源的合理优化利用都发挥着一定程度的作用。同时随着我国的无线电技术应用逐渐的成熟化, 在不久的未来之中, 无线电技术的肯定是会被普及在我国各个行业领域之内的, 因为无限电所带来的通信优势对我国发展的推动作用是必须把握住的, 因此我国近年来在对无线电技术的研究和投资不断扩大。

参考文献

[1]王军, 李少谦.认知无线电:原理、技术与发展趋势[J].中兴通讯技术, 2012.

[2]张小飞.基于无线电监测技术的认知无线电频谱检测研究[J].通信技术, 2010.

认知无线网络发展 篇2

关键词： 大学英语 网络自主学习 建构主义 认知学徒制

大学教师由知识的传授者已经逐渐过渡为教育的互动促进者，作为本领域知识和问题解决方面的专家，大学教师的责任不再是填鸭式的手把手教，示范、启发、监控式的教学才能使学生变被动为主动，真正理解所学知识，更好地和现实接轨。近年来，大学英语教学改革重点——网络自主学习课程的启动，很好地体现了从教师为中心向以学生为中心的英语教学新模式的过渡。该模式符合建构主义教学方法对学生主动性的要求，更与其重要理论“认知学徒制”不谋而合。笔者以安徽农业大学为例，总结了我校网络自主学习平台近十年的发展历程、取得的成绩和不足，探讨“认知学徒制”在该领域进一步应用的可能性和前景。

一、我校大学英语网络自主学习平台发展回顾

为了响应教育部2004年颁发的《大学英语课程教学要求》中采用新的教学模式，特别是网络技术为支撑，使英语学习朝着个性化学习、自主式学习的方向发展号召，我校于2006年秋开始面向全校设置大学英语网络自主学习课。近十年间，该课程设置经历了种种良性变化，目前已颇为成熟，其发展大体可分为三个阶段。

（一）试行阶段：2006—2008年间，学校将网络课独立于大学英语本身课时之外，单独为其安排时间，两周一次，一学期六次，采用一位教师负责多个教室学生的上课监管方法；学生如果不能参加任课教师选定的时间，可以选择其他教师和班级时间上机。采用新视野英语学习网络平台和《新视野大学英语读写教程》，规定学生每次课程自学1—2个单元，同时完成一份试卷。该阶段网络课整体而言处于试验状态，从上至下各个层面都颇受忽视，一方面学校管理层不重视不理解网络课的现实意义，另一方面一个教师管理多个班级上课，无法点名签到，学生是否按时出勤尚不可知，教师在课程中的作用微乎其微，沦为回答技术问题、管理机房的人。学生大多并未接触过这种新的教学模式，乏人监督的结果就是两极分化，程度较好对英语兴趣较高的学生主观能动性和自控性较强，通过自学确有收获，而程度较差的学生在该课程上大多表现不积极，甚至玩游戏打发时间或直接缺勤。虽然规定学生必须完成几次测试，但是成绩鲜少和期末成绩挂钩，对学生无法形成有效的评估和监督。

（二）纳入体系：自2009年开始，我校将网络课纳入大学英语每周的固定学时中，采取2-2-2的模式，如单周两节精读，两节听力，双周则为两节精读，两节网络课。校方这一举措很大程度上提高了各个层面对该课程的重视程度。随着全国各大高校开展网络课教学，管理层逐渐认识到该课程的重要性和必然的发展趋势，不再将其边缘化，给予更多的关注和支持。教师在固定学时中上网络课首先避免了部分学生由于客观原因无法出勤的尴尬；其次，一个教师对应一个班级，再也不会出现之前一两个老师管一层楼学生上课的情况。通过此番举措，教师终于有了课堂上实时监督评估学生课业自主完成情况的可能性。

（三）完善、丰富、拓展：自2014年初开始，学生不仅能使用新视野英语学习平台，而且可以进入itest（现更名FiF）系统进行各种测试，其中囊括了四六级、专四、专八、托福、雅思等各类高等级考试的部分真题，学校的投入为学生提供了更丰富的实践平台。硬件设施也日益改善，外国语学院为网络课每个时间段提供11个机房，可同时容纳600人上课，全部电脑置换为液晶显示屏。大学英语教学部针对学生实际学习特点，为网络课制订了更详细、操作性强的教学计划，精读课和听力课上无法完成的单元交由学生在网络课上自学，每次课程都有固定的内容要求，在完成的基础之上才可以针对其他内容，展开更高层次的自主学习。同时加大对教师网络平台使用技能的培训力度，加强对学生过程评估的管理。

二、成绩和存在问题

根据历届学生的反馈情况，大家对网络自主学习持肯定态度；该模式弥补了传统精读课上学生被动听讲，参与意识差，无法保证积极教学效果的弊端。自主学习赋予学生听说读写的全面机会，学生的自学能力从而得到锻炼和提升，开始尝试反思和自我评估，在一定程度上强化了学习效果。同时，该模式有利于满足学生的个性化需求，程度较好的学生更认真，更乐于自我监控学习过程，他们通过丰富的网络资源拓宽了眼界，得以更快向更高层次迈进；实践证明，网络自主学习和传统教学相比拥有无法替代的优势，对学生的英语学习具有促进作用。尽管如此，学生依然存在两极分化的问题，有些学生自控能力较差，课堂时间利用率偏低；还有部分学生习惯了传统的手把手教学模式，依赖思想重，自学能力差，在开放式的学习环境中缺乏监督，显得无所适从，无法完成自学任务。教师方面也存在一定问题，有些教师将该模式等同于完全自学，课堂上埋头做自己的事情，备课、改作业等，除了处理技术问题外对学生不闻不问，既不重视监督，又不强调评估，管理很不到位。

三、加强认知学徒制在网络自主学习中的运用

二十世纪七八十年代，世界各国的学校教育都存在很多弊端，当时的西方学者不断反思、探索研究各种建构主义教学方法，其核心是学习者在学习过程中独立完成认识世界的过程。建构主义者认为每个人在特定条件下所学到的知识首先取决于其自身特点和经验，学习不是被动接受信息刺激，只有学习者对学习进程进行自我监控，主动对外部信息进行选择、加工和处理，才能最大限度完成对知识的建构和获取，因此教师不再是知识的传授者，而是学习过程的咨询者；教师应当居于幕后，提供教学资源，观察学习者的学习过程。该学习观能够帮助学习者有效获取更有用能迁移的知识，从而培养更高级的认知能力。随着计算机技术的发展，美国认知心理学家柯林斯和布朗等人将其融入教育领域，于1989年提出“认知学徒制”理论。该理论通过探索新科技如何参与改革学校教育的单一模式，将传统学徒制方法的核心，即“拜师学艺”、在实践中学习和学校教育相结合，同时规避传统学徒制教学缺乏系统性，不能有效提高学习者认知能力的缺陷，提出七大教学方法，旨在在实践中培养学生专家的思维方式，完善其解决处理复杂问题的能力，具体包括：（1）建模：教师向学生示范完成某个学习任务的过程，向其说明专家的思维方法；（2）指导：在学生执行任务时，教师给予适当的建议，使学生的学习绩效更接近专家的方式；（3）“脚手架”：教师提供支持，帮助学生搭建脚手架，顺利穿越“最近发展区”，随着学生能力增强，逐渐去除“脚手架”；（4）逐渐消退：教师退回幕后，增加监控，学生获得充分的自信；（5）清晰表达：在学习过程中教师和学生将思考求解过程明确表达出来；（6）反思：通过与他人学习过程的比较反思激发元认知，修正完善自身的任务完成过程；（7）探究；问题解决策略在现实中的自主运用。

为了在今后的教学中引导程度较差、缺乏自学能力的学生更好地认同网络课，激发学习热情，提高学习效率，我们必须强化认知学徒制中指导、搭建脚手架、反思等核心方法的使用。（1）指导：根据部分学生自学能力偏弱、习惯于填鸭式教学的特点，完全放手并不能达到好的效果，有效而较频密的指导尤其在课程开始阶段不可或缺，教师在每节课上都应强调本次课时学习重点，必要时进一步缩小范围，切割课时时间，将每次的自主学习时间安排进行细化，规定每个小的时段内学生必读内容，在课上和学生进行互动，就课本重点内容发起讨论，点评讲解，以此检验学生的实际学习效果。（2）努力搭建“脚手架”：除了面面相授外，更多利用网络答疑和交互系统进行一对一的交流阐释，强化每个学生的存在感；学生非常在意自己与教师的这种个体间的互动，如能运用得当，必将大大增加他们对课程的认同感。分享自学经验，鼓励学生根据个人学习风格，选择适合自己的学习策略，教给学生问题解决的方法。（3）反思：师生积极反思，自我评价，加强监控，修正自己和他人的问题解决过程。例如制作问卷调查，在学期初、期中、期末分别发放，检验学生自主学习的能动性和成效。同时邀请自学成果较好的学生为大家提供自己的学习经验；经常性地监控记录学生的学习进度及效果，如上网学习的时间、内容、任务完成的情况等，根据获得的信息对学生的学习情况进行评估，及时反馈辅导，从而督促学生更积极地学习。将网络课成绩正式纳入期末成绩，采取固定比例的做法，使学生产生紧迫感，正视网络自主学习的重要性。

大学英语网络自主学习课程在我校历经近十年发展已成规模、自成体系，不断调整和改革使得师生的接受度和满意度越来越高。在今后的实践中，我们应该继续坚持以学生为中心，鼓励个性英语学习的发展，同时加强教师的指导监控作用，给予学生尤其是弱势学生群体更多的引导和帮助，努力提高他们的元认知能力，从而产生更高效率的知识迁移。

参考文献：

[1]Collins， A.， Brown， J.S. & Newman， S.E. Cognitive Apprenticeship： Teaching the Crafts of Reading， Writing and Mathematics [A]. In： Resnick， L.B. （eds.）， Knowing， Learning and Instruction [C].1989. Routledge： 453-494.

[2]耿珣.论大学英语网络自主学习[J].教育科学，2010（4）：60-64.

[3]宁玉洁，范文静.基于建构主义理论的英语个性化与自主学习[J].教学与管理，2008（15）：84-85.

认知无线电技术的国内外发展 篇3

1 无线电技术发展

在早期,无线电技术为动态的特征,仅仅能够在制定的频段上实现通信工作,并对专用的信道协议以及调制解调器进行应用。为了能够对多种通信标准共存的目标进行实现,可编程软件的自适应技术得到了研究,并能够在有限的频段中实现切换。对于该技术来说,具有着较为灵活的特征,但在智能性方面则存在着一定的不足。近年来,为了对无线频谱资源紧张的问题进行较好的解决,很多先进的通信技术以及理论也得到了研发,如多天线技术以及链路自适应技术等。对于这部分技术来说,其虽然能够对频谱效率进行有效的提升,但在实际应用中还是存在着受限于仙农理论的情况。

而随着技术的发展,人们想到,如果系统能够对其所处的频谱环境进行自动的感知,并通过智能学习方式的应用对编码、带宽以及调制等参数进行调整,则能够在对多维空间频谱接入进行实现的同时有效的对频谱利用率进行提升。在该种理念的指引下,认知无线电技术具有了最初的设想。

对于认知无线电技术而言,其在具体演进过程中具有的认识情况较多。1999年,Mitola对认知无线电的概念进行了提出。其认为,认知无线电能够使SDR从预制程序的盲目执行者转变为智能代理,可以说是认知无线电实现的理想平台。功能方面,其则能够通过无线电描述语言的应用,通过推理方式的应用对网络交流功能进行实现,可以说是无线电“黑盒”的一种智能化认知。时间来到了2004年,Rieser则指出了,该技术在应用中并不一定需要具有SDR的支撑,其在遗传算法的基础上对启发认知模型进行提出,能够更好的对可快速部署的通信系统相适应。在该模型中,则能够对传统无线电的MAC以及物理层进行建模,包括进行无线信道遗传算法、自适应无线系统遗传算法与自己坚挺无线环境当中,能够通过对系统状态的监视确定如何对无线电认知系统进行适应。

就目前来说,无线电思想已经在很多无线通信的领域当中得到了应用,如在5GHz频段的IEEE·802.11a,则对TPC以及DFS机制进行了应用,以此有效的避免了同雷达信号间的干扰。而在高速情况下接入的EVDO以及HSDPA认知调制,则需要通过对用户需要服务的确认对用户工作的最佳环境进行识别,并在此基础上对更为有效的数据速率以及调制方案进行设定,以此对用户的Qo S需求进行满足。对于这部分技术来说,其仅仅是认知无线电功能中非常小的一部分,能够按照渐进方式扩展到无线电全部性能。

同其余频谱共享技术如ISM开放接入以及UWB等相比,认知无线电技术能够通过交叉共享方式的应用在主用户没有对频谱进行应用的情况下寻找机会对该频谱进行应用,并因此使其具有了更高的发送功率,非常适合应用在长距离通信工作当中。同ISM技术较为类似,但ISM技术仅仅对5G以及2.4G等频段提供支持,且为了避免在系统中存在干扰而对设备的最大发送功率进行了限制,并因此使设备在不存在频谱争用的情况下依然不能够对功率进行增加。同其相比,认知无线电技术则更具优势。

2 认知无线电技术特征

2.1 物理层技术

2.1.1 频谱侦听

认知无线电技术在应用中,能够对频谱进行连续的侦听,以此对没有占用的频谱进行及时的发现,在不对主用户造成干扰的情况下对用户的再次出现进行快速的检测,以此便于为用户腾出相应的带宽。要想对该功能进行实现,就需要对一种新的功能-频谱侦听技术进行运用,能够获得非常高的检测率。而受到检测能力的限制以及阴影衰落以及多径情况的影响,为了能够更为准确的对用户不同的接收功率进行检测,该技术在带宽频率捷变以及前端灵敏度方面具有着更高的要求。在早期,其对周期平稳过程以及导频信号技术进行应用,并不能够对频谱检测的可靠性进行满足。而就目前来说,则可以通过DF、AF以及CF协议的应用对其频谱侦听能力进行提升。

2.1.2 动态频谱分析

在现今的频谱研究中,欧洲地区的很多项目已经对不同网络的动态频谱分配算法进行了研究,而对于认知无线电网络来说,用户在可用信道、位置以及数量方面的需求具有着变化的特征,并因此使这部分技术存在着不完全适用的情况。考虑到目前动态频谱分配在标准、政策以及接入协议等方面的限制,基于频谱统筹策略是现今应用较多的频谱共享技术,在该技术中,其思想即首先将不同业务的频谱合并成一个公共的频谱池,之后再将其划分为不同的信道。没有得到授权的用户,则可以对这部分空闲的信道进行临时的占用。对于该策略来说,对信道应用的公平性以及利用率进行了充分的考虑,可以说是一个受限信道的分配问题。

2.2 MAC协议

为了能够对分布式用户之间的通信进行满足,则需要通过公共控制信道的增加对信令信息的传输进行增加,并保证MAC协议在设计阶段能够对特定的控制信道需求进行考虑。而根据用户以及网络在需求方面存在的差异,无线电在MAC协议设计方面也存在着一定的差异。在集中式基础网络中,MAC层需要具有更高的自适应性以及灵活性,以此能够更为快速的响应无线电环境变化,而也为MAC对具有共享频段功能的执行提出了全新的挑战。在初始化过程中,用户预订设备无预分配信道对基站进行搜索,为了提升性能,其甚至将多个空闲信道通过信道捆绑技术的应用进行捆绑,以此使BS到CPE在同步方面存在较多的困难,而对于该问题来说,其在无线MAC方面却并没有涉及,在实际对频谱进行检测时,并不需要通过BS对CPE相同检测进行控制,而可以通过合并算法的应用将检测负载分布到不同的CPE当中,并在检测完成之后,由CPE对检测到的值进行返回,以此使其能够对整个小区的频谱占用图进行获得。

2.3 网络路由协议

由于认知无线电技术能够根据环境的变化对频率进行动态的选择,对此,传统路由拥塞以及跳数等已经不能够作为其应用依据,即网络需要对新的路由指标进行引入,如信道切换频率以及信道切换数等。就目前的认知无线电领域中,如何能够将路由同频谱的选择进行联合、以此更为有效的对频谱进行应用可以说是研究工作的一项重点,而在部分具有较快网络变化特征的无线电网络中,多种业务在Qo S方面的需求也具有着较快的变化。对此,在未来工作中,就需要做好次优化路由协议的研究,以此对长期的网络性能优化作出保证。

3 结论

认知无线电技术是现今非常热门的无线技术类型。就目前来说,认知无线技术还具有着较大的发展潜力,需要能够从链路维护、定价策略以及系统安全等方面进行深入的研究。

参考文献

[1]马龙.刍议煤矿通信中对认知无线电关键技术的应用[J].信息通信,2014(1):77-79.

[2]武秀广,宋旭,任培明.认知无线电关键技术及应用[J].数字通信世界,2014(2):104-106.

[3]沈涛.认知无线电通信和组网——原理与实践[J].通信对抗,2014(1):44-46.

网络销售:根据顾客认知“变形” 篇4

代言顾客利益

“信任和有效的沟通是将兴趣转化为销售量最重要的东西。”麻省理工学院斯隆商学院教授格伦?厄本(Glen Urban)在接受采访时肯定地回答。

信任是一个古老的词汇,在线下销售时代如何与顾客建立信任关系就是企业的一大课题,而在线上,信任的重要性有增无减。近期研究表明,线上信任可以直接影响到顾客的购买决定。“品牌要把握顾客信任的价值,所谓品牌,首要的含义是一个令人信任的标签??建立信任是最重要的事情。”

至于如何建立线上信任,厄本教授指出,“做给顾客带来最大利益的事情,为你的顾客做利益代言”是建立信任的核心原则。

早在2005年,厄本教授就提出了“顾客利益代言”这一概念。他指出,企业和顾客正在经历一次权力的反转,由于顾客可以借助互联网轻易获得关于企业和产品的更多信息与评价,因而在交易关系中渐趋主导。而面对这一趋势,企业惟一的应对策略是变身为顾客的“利益代言人”,和顾客进行诚实的、透明的信息沟通,帮助顾客考虑,帮助其选择,在顾客获得最大利益的同时,企业将赢得口碑和顾客忠诚度。

通用就曾赞助了一个名为“汽车顾问”的项目网站,给买车的顾客提供各种车型的全方位的、真实的信息,包括竞争对手的产品信息,来帮助消费者选择最合适的车型。这种策略为通用赢得了极好的顾客口碑和丰富的客户咨询数据。

“做使你的顾客利益最大化的任何事情——为你的顾客们的需要代言,他们就会在网络上为你代言,积累你的品牌口碑。”

以顾客喜欢的方式交流

将“顾客利益代言”理念具体放在网络沟通中,就是以顾客喜欢的方式进行交流,提供他们希望看到的信息。“(要促进销量)网站必须要用顾客容易接受的方式和语言来和他们交流,给他们提供所需的信息,必须和使用者的认知方式相匹配”。

厄本所指的“认知方式”,即一个人获取和处理信息的习惯。如根据人们是喜欢简洁的、图片类信息还是细节的、数据类信息,可以有整体/细节型之分;购买产品时愿意承担多高的风险分为谨慎/冲动型,类似还有视觉/文字型等常见划分维度。各种维度的组合,如“整体-冲动-视觉”,就是人们的认知模式。维度越多,对顾客的信息喜好判断将越精准。

因此,产品信息和顾客认知的匹配至关重要:“整体型顾客更容易被图片类广告打动,而分析型顾客则更希望看到数字和文字。在我们的广告研究中,我们发现,分析型兼谨慎型顾客对于图片广告几乎没有什么回应,而对于那些提供了丰富的信息数据的网站,他们则反应积极,对品牌的认知得到正面提升。”

在厄本教授看来,如果网站能够提供与顾客认知类型匹配的信息类型,就如同两个聊得来的朋友,很容易产生“共鸣感”,进而建立信任,“销量将提升20%或者更多”。

网站变形术

为满足不同顾客对信息的个性化需求,厄本教授及其同事提出了一种名为“网站变形”的技术,“通过用户的点击来揭示出他们的认知方式,接着会向他们传递对这一认知方式最为有效的显示页面。”

当一个顾客进入“变形网站”后,系统会根据顾客的前几次点击,初步判断出顾客的认知模式(比如首先点击数据中心的人可能是喜欢数据的分析型),之后顾客再点击进入的就是专门为这一类用户设计的“变形页面”——整体型的页面会有更多的图片内容,分析型会看到更多的数据信息等。每位顾客在浏览网站的整个过程中,系统还会根据其后续的点击,不断修正对其认知模式的判断,进而提供相应变形(系统工作流程如图表)。

日本骏河银行(Suruga Bank)进行了“变形网络”试验来销售“贷款卡”。这次试验在整体/分析,谨慎/冲动等基本划分维度外,还根据日本的文化习惯另外加入了个人化/集体化、等级化/平等化两种维度。

在试验中,网页在数据、意见领袖、快速解决方案、社区等多个版块都设置了变形。例如,有等级化倾向的顾客比较偏向权威专家的意见,因此他们会看到教授模样的顾问,而平等化的人所见到的顾问则是普通用户。同时,网站的颜色、内容也都会发生相应改变,个人主义型的顾客进入的网页色调将更加鲜亮,并有更多个人利益诉求的内容。

针对用户的不同认知模式所设置的网页形式,对线上销售有明显提升。相比普通网站,浏览过变形网站的顾客对企业信任度从3.1分升至3.7分(满分5分),而考虑购买和希望购买“贷款卡”的比例从2.7%和13.4%分别上升到17.6%和18.0%。

认知无线网络发展 篇5

自从1999年提出认知无线电 (CR) 概念以来，随着技术的发展，CR被誉为是未来无线系统和网络的重要组成部分及关键技术。国际上各种研究机构和组织都进行了相关研究，以期推动该技术的应用与发展。

IEEE目前正在制定的与CR相关的标准主要包括：IEEE P1900、IEEE 802.22、IEEE 802.16h、IEEE802.11h以及IEEE 802.11y等。欧洲电信标准化协会 (ETSI) 可重构无线电系统 (RRS) 技术委员会正在开展IEEE 1900和IEEE 802活动的补充工作，其关注的重点是：超出IEEE范围的SDR标准，满足欧洲监管框架特殊需求的CR/SDR认知/软件无线电标准和适应欧洲数字电视信号的CR/SDR TV白空间标准。

2 ETSI可重构无线电系统概况

RRS是ETSI基于SDR和CR技术的标准化方向之一。RRS可以利用重配置无线电的功能以及网络对于动态变化环境自适应调整的能力，有效地解决异构系统之间的不兼容性以及频谱稀缺特性，达到提高频谱利用率的目的。RRS的目标是开发具有可重配置能力的无线电和网络，使系统能够根据动态变化的无线和网络环境做出自适应调整，最终确保实现高可靠的端到端连接。

RRS将通过SDR接口、特定的CR管理、控制架构和接口、通过认知导频信道 (Cognitive Pilo Channel, CPC) 的知识管理以及安全解决方案，对其他标准化组织正在进行的工作进行补充。

为了确保高效和灵活的频谱使用，一个认知无线电系统 (Cognitive Radio System, CRS) 需完成三个关键活动：获得无线电运行环境和位置知识;对收集到的信息进行决策并基于决策采取行动;从获取的结果中进行学习。

RRS提出了四类频谱使用方案：专用频谱、共享频谱、专用频谱的二级使用和CRS专用频谱。第一类场景包括软件定义多电台的自主重构以及在混合无线电网络中的终端和基站的重构。共享频谱场景考虑CRS在免牌照频段的部署。专用频谱的二级使用场景考虑CRS以次要身份共享当前授权分配的频谱。

RRS提出的CRS的整体概念如图1所示。包含认知无线电集中式和分散式解决方案，其中集中式运营商驱动型解决方案是针对广域应用，分散式解决方案是针对局域ad hoc或mesh网络。

集中式认知无线电概念可用包括认知网络管理系统 (C-NMS) 的混合无线网络 (CWN) 来描述。C-NMS包含象运营商频谱管理器 (OSM) 和联合无线电资源管理 (JRRM) 这样的关键组件。分散式认知无线电概念可由认知控制网络 (CCN) 控制的认知mesh网 (CMN) 来描述。

3 ETSI RRS认知无线电解决方案

为了满足引入CR技术造成的迫切需求，RRS工作组重点关注可重构无线电系统的管理，开展了管理功能架构(FA)的研究。该架构包含需求的描述、引出的功能构建模块以及这些模块间的关键接口。同时，该工作组提出了CPC概念，用于异构网络环境中网络和终端间的协作。工作组已经研究了以上概念进行标准化的可行性，并最终提交了功能体系架构[1]和认知导频信道[2]两份技术报告。

3.1 认知导频信道 (CPC)

CPC定义为一种信道，用于传送在某个地理区域进行无线电接入的信息，该信息包括运营商信息、无线接入终端 (RAT) 类型和使用的频率。实用的CPC典型方案有：

●在一种环境中，起始阶段，CPC用来支持终端，这时终端还处于是否可用的RAT和相应使用的频率的环境中;在二级系统的背景中，CPC用来交换终端和基站间的感知信息，以便完成协同/合作感知，促进白空间的搜索和通信的发起;

●通过支持无线资源管理 (RRM) 优化过程，CPC可用于保持网络和终端间的高水平协作。

CPC实施方法分带外和带内两种。

在带外CPC解决方案中 (如图2所示) ，CPC构想为一个RAT组件外面的电台信道，CPC使用一个新电台接口或对传统技术进行合适的特性改进。

在带内CPC解决方案中, CPC可构想为异构无线环境技术下的一个逻辑信道。

3.2 RRS管理控制功能架构

为了实现无线电频谱资源最优管理，RRS提出实现异构环境下系统频谱管理、无线资源管理以及网元及终端自配置管理的功能架构，如图3所示。功能架构主要包括四个功能模块：动态频谱管理 (DSM) 、动态自组织网络规划和管理 (DSONPM) 、联合无线资源管理 (JRRM) 以及配置控制模块 (CCM) 。各个功能模块紧密关联，通过在不同功能模块之间引入接口的方式实现各模块的协同工作。四个功能模块的作用分别是：

动态频谱管理模块，负责技术和经济两者的中长期频谱管理及其组合功能，如提供频谱分配信息、频谱占用评估和频谱共享/交易决策。

动态自组织规划和管理模块，负责一个可重构网络段级别的中长期管理。为服务质量(QoS)指派、流量分配、网络性能优化、RAT激活、电台参数配置等提供决策功能。

联合无线电资源管理模块，负责联合管理异构RATs的无线电资源，其主要的功能包括无线接入选择、邻居信息的提供以及QoS/带宽分配/准入控制。

配置控制模块，负责执行DSONPM和JRRM所作的重构决策。

4 ETSI RRS软件定义无线电解决方案

RRS正考虑基站 (BSs) 和移动设备 (MDs) 间的SDR相关标准化问题。当前，基站的相关工作还处于早期阶段[3]。RRS当前关注的焦点在于不同的利益集团间的MD SDR相关接口标准化，并提出了一种SDR参考架构，该参考架构简要描述了相关的接口和构建模块。

4.1 MD的SDR架构

RRS确定了一套关于SDR MD架构的要求[4]，包括一般架构要求、性能要求、操作要求、接口要求以及其他要求。其中，性能要求如下：

●多电台配置能力：一套无线电系统正在运行时，期望能够在一台MD的SDR设备中安装、加载和激活一个电台应用程序;

●多电台工作能力：期望通过考虑设计时间上的共存规则，实现在MD的SDR设备中同时运行几种无线电系统;

●多电台资源共享能力：期望通过使用合适的资源分配、绑定和调度机制共享电台计算机平台中的计算、存储、通信及RF电路，实现在MD的SDR设备中同时运行几种无线电系统。

除此之外，研究结果还包括SDR设备的详细功能架构，如图4所示。

该架构中的组件职责如下：

●配置管理器：无线电应用安装 (删除) 和加载 (卸载) 到一台电台计算机中，同时管理和接入这些电台应用程序的电台参数;

●电台连接管理器：按照用户请求和用户数据流的整体管理，进行电台应用程序的激活 (休眠) ;

●流量控制器：发送和接收用户数据包并控制其流量;

●多电台控制器：通过同时运行的电台应用程序发起频谱资源调度请求，以便提前检测电台间的互操作问题;

●资源管理器：在保证电台的实时请求的同时，管理电台计算机资源，以便实现资源共享。

4.2 SDR接口

RRS SDR手持机参考体系结构报告[4]确定了四个候选的标准化接口：

多电台接口：代表电台计算机平台提供商与移动设备制造商直接的技术接口，作为网络协议栈和其他用户域实体接入电台计算机服务的统一接口。

统一的电台应用程序接口：与电台编程接口一起代表电台应用软件供应商与电台计算机平台提供商直接的技术接口，存在于公共电台计算机平台和专用电台应用程序间的边界处。

电台编程接口：包括电台软件实体和计算机平台之间的软件程序调试时间概念和运行时间的接口。

可重构RF收发机接口：代表射频电路供应商与电台计算机平台提供商直接的技术接口，支持多种甚至同时发生的无线电应用。

在这些接口中，多电台接口最具有进行标准化的潜力，ETSI RRS正在进行深入的研究，其希望多电台接口工作继续进行平台能力的提升，从传统无线电接入技术开始，分阶段最终发展到全SDR。

5 ETSI认知无线电标准化方向

ETSI RRS已从学术的角度进行了不同的研究，这些研究成果将用于制定有关ETSI RRS的CR/SDR标准。表1列出未来ETSI RRS在认知无线电方面的标准化专题[5]。

6 ETSI RRS展望

ETSI RRS对于今后在算法、频谱感知、共存以及网络结构等CR关键技术的研究方向如下：

关于算法问题，采用博弈论、随机分析和分散资源分配先进工具的自主RAT选择算法正处在研究当中。利用认知概念实现基于强化学习机制的动态频谱指配，以便在下一代采用正交频分复用(OFDM)的移动灵活的网络背景下实现高效的频谱使用。

关于频谱感知的问题，关键是按管理要求检测现有频谱用户的可靠性，同时涉及定位技术。

关于主网络和次级网络的共存，已经进行多次测试，存在开发空闲频段的潜能。在实际的无线电通信系统中，通过已分配频段的频谱占有度分析所确定的认知网络的性能得到认可。

关于网络结构方面，除了有基础设施的集中式网络以外，研究人员正考虑更为灵活的分布式无线通信网络。分布式无线网络在于预先并不知道准确的频段或空中接口参数，具有明显的多用户的能力、嵌入式广播、抗干扰、带宽的扩展性等优势。

7 结语

本文阐明了ETSI RRS为异构广域(蜂窝)和短程系统方案制定的SDR和CR构架。这些研究在ETSI RRS内部已进行到最后阶段，其研究成果对于认知无线电技术在异构网络的实现提出了很好的解决方案。下一步是制定相应的规范性标准，未来的标准化工作也将加入更多新的研究成果。

参考文献

[1]ETSI.Functional Architecture for Management and Control of Reconfigurable Radio Systems[R].Reconfigurable Radio Systems (RRS) , ETSI TR 102682.2009.

[2]ETSI.Cognitive Pilot Channel (CPC) [R].Reconfigurable Radio Systems (RRS) , ETSI TR102 683.2009.

[3]ETSI.Radio Base Station (RBS) Software Defined Radio (SDR) status, Implementations, and Costs Aspects, including Future Possibilities[R].Reconfigurable Radio Systems (RRS) , ETSI TR102 681.2009.

[4]ETSI.SDR Reference Architecture for Mobile Device[R].Reconfigurable Radio Systems (RRS) , ETSI TR102680.2009.

认知网络与网络融合 篇6

20世纪70年代,随着数字通信和数字程控交换技术的成熟,通信界提出了网络综合(Network Integration)的概念,并研究综合业务数字网(ISDN)技术,但是未能成功。其后90年代,随着移动通信技术的发展,又提出制订IMT-2000全球统一移动通信标准的目标,也未能成功。上世纪末,在Internet的冲击下,通信网经历了深刻的变革,提出了下一代网络(NGN)的概念,研究思路由网络综合转向网络融合(Network Convergence),第一次在统一的IP技术基础上展现了信息通信网的融合前景。

NGN关于网络融合的研究成果集中体现为由3GPP提出的IP多媒体子系统(IMS)技术,它综合通信网和因特网技术、固定网和移动网技术,形成了包括三个层面的融合技术:网络融合综合了互联网IP技术、软交换技术和蜂窝核心网技术,业务融合综合了开放式Parlay/OSA技术和Web Services技术,管理融合综合了电信网管理、IP网络管理和策略控制技术。尽管IMS受到互联网界的质疑,但是作为核心网融合技术来说,还是受到通信界和信息技术界的广泛认同。

进入本世纪以来,无线通信技术突飞猛进地发展,无线通信的规模快速地扩展,无线通信的能力空前地增长,从而导致通信网,特别是宽带接入网越来越复杂。其复杂性主要体现为网络的异构性(Heterogenity),具体体现在三个方面。首先是无线接入技术(RAT)的异构性。无线通信已不仅仅是蜂窝移动通信,多种不同的无线技术呈现不同的性能、面向不同的应用、覆盖不同的范围,典型的技术包括2G/3G/E3G、Wi MAX、Wi Fi、UWB、Bluetooth等,按其作用范围划分分别属于WWAN、WMAN、WLAN和WPAN技术。其次是组网方式的异构性。除了经由BS/AP接入的单跳式无线网络以外,还有多跳式的无线自组织网(MANET)和网状网(Mesh),这些网络覆盖范围可能互相重叠,面向不同的应用场景或互补组网,其中多跳网络除了物理层和链路层技术以外,还有其自身的路由技术和分布协同的控制方式,和依赖于基础设施集中控制的蜂窝通信网有很大的不同。第三是终端的异构性。面向不同应用的无线终端具有不同程度的智能和能力,近年来针对多制式网络适配大力研制多模终端,学术界还在积极研究基于软件无线电(SDR)技术的可重配置终端。显然,要支持如此复杂的异构接入环境的融合,面向蜂窝网络的IMS技术已力不从心了,必须要有新的融合技术思路。

新的融合网络不但要考虑网络层和业务层技术,还要考虑无线接入的物理层和链路层技术,更为重要的是,还需考虑自适应接入环境的能力,使网络能够在感知环境信息的基础上,向用户提供无处不在、无所不有的服务。正是基于这样的思路,学术界提出了认知网络(Cognitive Network,CN)的概念。

2 认知网络基本概念

2005年美国弗吉尼亚工学院的学者首次明确提出了以下的认知网络定义[1]:认知网络是具有认知过程,能感知当前网络条件,然后依据这些条件作出规划、决策和采取动作的网络。它具有对网络环境的自适应能力,具有对于以前决策的评判和未来决策判定的学习能力,决策要达到的都是端到端的目标,即网络目标。

根据上述定义可将认知网络结构抽象为“目标—认知决策—重配置”三个层次,如图1所示。最上面一层是目标层,该层反映由应用、用户或资源提出的目标需求,这些目标通过认知规范语言(CSL)映射为特定的机制要求,馈送给一个或多个相关的认知网元。CSL的作用类似于认知无线电中的无线电知识描述语言(RKRL),但是形式上类似于Qo S描述语言。中间层是关键的认知决策层,该层根据目标层的要求、相关网元之间交换的网元状态以及网元感知的当前网络状态,按照一定的方法得出网元配置的决策。最下面一层是重配置层,称之为软件可适配网络(SAN),认知决策层的决策通过应用编程接口(SAN API)发送给对应的实体网元,调整该网元的配置,以满足目标层的需求,同时SAN网络状态通过传感器馈送给认知层。和普通通信网不同的是,SAN中的网元都是可重配置网元,这些网元不但包括网络设备,也包括终端设备和业务应用。

认知网络(CN)的理念源于认知无线电(CR),其核心都是认知适配过程,但是在技术上两者有很大的差别。CR的决策目标是局部的,CN的决策目标是端到端的;CR只考虑物理层和MAC层,CN涉及协议栈各层次,且主要考虑第三层及以上,强调节点间协作;CR只涉及无线链路,CN涵盖无线网络和有线网络;CR认知处理是基于节点的,CN认知处理可有集中式、分布式、混合式等多种形式。CR的主要目的是支持频谱资源共享、提高无线电频谱利用率,CN的主要目的是向用户提供最佳的端到端性能。

3 认知网络关键技术

3.1 上下文感知(Context Awareness)

认知网络中的“认知”二字取自于Mitola定义的认知无线电[2],在信息网络范畴就是计算机界已研究多年的上下文感知技术,它包括感知和决策两个层面。

一般的感知模型如图2所示。分布于网络中的传感器负责采集原始的网络环境信息;解释器负责对原始信息进行过滤,去除和认知系统无关的信息,以减少无用信息量的传送;汇聚器则对于过滤后的感知信息进一步抽象,以精简的形式向决策层报告。

决策层采用人工智能、策略控制、自适应算法等技术,根据历史经验、当前环境信息以及上层目标要求确定网络重配置的控制指令。就认知网络而言,端到端的性能和许多网元相关,理论上的最优决策需要多个网元的协同配合,仅根据单个网元的上下文作出的局部决策并不一定是最佳的。但是考虑到实际网络的复杂性和有限的处理能力,要获得网络完整的信息是不现实的,认知决策往往是基于不完整的信息作出的,为了评判决策的成效性,需要有反馈机制,并存储历史决策及其效用,供后续决策作为依据。

3.2跨层设计(Cross-layer Design)

认知网络的最终目的是根据认知的网络信息调整相关网元的协议栈或协议层参数,以保证用户的端到端性能。通常获取上下文信息的认知观察层和需要调整的自适应适配层并不一定相同,认知网络需要综合各层的认知信息导出对于某一层的重配置决策,然而目前网络协议栈普遍采用的是分层设计原则,也就是说,每个协议层只和其相邻层有信息交互,其感知的信息仅对相邻层有影响,因此认知网络必须采用跨层设计思想[3]。

图3为跨层设计的基本原理,其中每个协议层由两部分组成,一部分完成原有的分层协议功能,另一部分是认知接口,提供该层认知的上下文信息,认知跨层总线则综合各个协议层认知的信息,提供给认知引擎使用,认知引擎根据总线提供的跨层信息作出决策,控制相应协议层的配置。

在无线通信情况下,跨层设计的一个典型应用场景就是TCP协议层参数的自动配置。TCP协议是针对有线网络环境设计的,它没有显式的拥塞指示机制,当超时未收到接收证实时就认为网络发生了拥塞,从而自动减小拥塞窗口。但是对于无线通信而言,证实超时常常并非网络拥塞产生,而是无线链路的丢包引起的,因此有必要根据物理层和MAC层的跨层感知信息及时地调整TCP的拥塞控制参数。另一个典型应用场景是自组织网络中的Qo S路由,为了能保证所选路由的服务质量,不但要根据网络层的路径可达信息,还应根据物理层和MAC层的信息进行选路。

和一般的跨层设计相比,认知网络的跨层设计技术复杂度更高。一般跨层考虑的是单目标优化,认知网络考虑的是多目标优化;一般跨层仅限于无记忆的自适应,认知网络跨层具有学习功能,能基于对过去决策的学习决策未来;一般跨层是以节点为中心的,认知网络跨层需观察多个节点,考虑多节点目标优化。

3.3 重配置(Reconfigura-tion)

早在20世纪90年代,学术界就开始研究终端重配置,其技术基础就是软件无线电(SDR),它是构建可重配置用户终端的相关硬件和软件技术的总成,可经济有效地实现多模、多频带、多功能无线终端,并能通过软件下载支持动态适配、升级和增强[4]。终端重配置的基本思想是根据认知的可用无线频谱资源,自适应地改变终端的无线接口配置,使终端能够自由接入不同的无线环境,实现在多无线电环境下的无缝漫游和切换通信。在国际上,工业界成立了软件无线电论坛(SDRF),共同探讨软件无线电技术需求和全球管制环境,定期召开技术交流会议,促进软件无线电技术的开发、部署和使用。本世纪初由国际上主要制造商、运营商、研究机构和大学联合成立的无线世界研究论坛(WWRF),专门设立了重配置工作组,研究未来B3G无线通信框架下重配置系统商业模型的研究。

认知网络的实现最终要落实到底层SAN网元的重配置,重配置过程也是通过软件实现的,但是其重配置的技术层次更高。一则,重配置的对象更广,不但包含终端重配置,还包含网络重配置和业务重配置;二则,重配置的作用范围更大,不限于单个节点,可能覆盖端到端路径上的多个网元,称之为端到端重配置(E2R),其复杂度和重要性远高于终端重配置。正因为如此,2006年启动的欧共体研究项目E2R II增设了专题研究认知网络的工作组。

4 认知网络应用前景

尽管认知网络的研究还处于起步阶段,许多技术尚在探索之中,然而人们已经开始预见到一些可望通过认知网络技术来解决的有价值的应用。

4.1 垂直切换

现有移动通信系统的切换指的是在同一无线接入技术下接入不同的接入点,称之为水平切换,切换准则大多为最简单的信号强度准则。对于异构无线网络来说,需要考虑不同无线技术之间的垂直切换,其目标要求和技术难度远高于水平切换。由于不同接入技术的覆盖范围往往重叠,信号质量并非唯一的切换因素,除了寻求最好质量的信道以外,还可能要求通过垂直切换实现系统间合作,以提高网络整体性能和容量,并考虑如何满足用户的技术经济要求。因此,需考虑四类垂直切换:基本的连接保持切换,保证业务性能和网络性能的Qo S优化切换,提高系统能力的负荷均衡切换,以及满足端用户特定需求的优先策略切换。在涉及自组织网络的情况下,除了链路层的因素以外,还需考虑自组织网络的路由问题。因此,垂直切换本质上是一个多判据的决策优化问题,不但涉及多个无线接入系统,而且涉及无线链路、网络层、管理平面等多个层面,远较水平切换复杂。

有效的垂直切换应该基于环境信息的感知,并且需要多个网元之间的信息交互和协同配合,根据认知决策选择目标网络和目标无线接口。认知网络技术可以很好地用于解决垂直切换问题。

4.2 高速轨道通信

随着高速轨道交通的快速发展,如何在高速铁路列车上提供宽带通信服务已被提到议事日程上,成为迫切需要解决的技术问题。IETF曾设立NEMO工作组专门研究此类应用场景,引入移动路由器作为高速交通设施和外部广域网之间的接口网关,借鉴移动IP技术解决整个局部网络的移动性问题。然而NEMO解决的仅仅是网络层的路由可达问题,对于此类应用来说更为重要的是如何解决移动路由器的可靠无线接入问题。通常移动路由器装备有多个不同类型的无线接口,可根据所处网络环境的感知信息,决策选择可用的无线接入网络,为列车内的用户提供不间断的网络服务。因此,可充分利用认知网络技术寻求问题的解决方案。

4.3 应急通信

认知网络技术的研究对于救灾应急通信系统来说也具有十分重要的意义。在发生突发灾害的情况下,已有通信网络必定遭到严重损坏,原有网络拓扑、网络能力和网络环境将发生不可预测的重大变化,此时,如何感知网络现状,迅速作出自适应的调整,并且综合利用多重网络的能力,对于通信能力的恢复至关重要。

图4所示为典型的地震救灾通信情景[5],地震发生后将综合应用卫星、蜂窝、宽带无线、有线等多种通信手段,覆盖4类不同的区域环境:指挥中心,安置中心,灾区现场,救援物质中转中心。每一类区域可用的通信手段不尽相同,通信需求和通信方式也不相同。可望通过认知网络技术实现:根据环境条件自适应选择可用网络;自动适配网络拓扑的变化以及网络节点的加入和退出;保证高优先等级通信的连接;确保救援物资中转的跨区域通信连接;重要通信业务的安全性。

5 结语

认知网络是学术界近年提出的前沿通信技术,综合采用了上下文感知、重配置、跨层设计等先进信息技术,具有重要的学术地位和应用价值,已逐渐成为ICT业的关注热点。尽管关于认知网络的研究刚起步,但是基于认知网络技术探索新的异构无线网络结构和异构网络融合应用是一个值得重视的研究方向。

参考文献

[1]Thomas R W,et al.Congnitive networks:adaptation and learning to achieve end-to-end perfoemance objectives.IEEE Commu-nications Magazine,Dec.2006,51~57

[2]Mitola J,Maguire G Q Jr.Cognitive radio:making software radios more personal.IEEE Personal Communications,1999,6(8)13~18

[3]Baldo N,Zorzi M.Fuzzy logic for cross-layer optimization in cognitive radio networks.IEEE Communications Magazine,2008,(4)

[4]Mitola J.Software radios:wireless architectures for the21st century.http://ourworld.compuserve.com/homepages/mitola/

认知网络概述 篇7

未来通信网络是一个泛在、异构的网络模式, 多接入方式并存, 多节点协同工作, 支持不同程度的无缝移动特性, 同时它又是一个智能化通信系统, 能够随时感知外界环境, 并根据当前的网络状况实现自配置和自适应。另外, 它还需要具备自我意识和自动学习能力, 以满足日益增长的未来通信对网络智能化要求。

认知网络是未来通信网实现的一个重要方案。对认知网络的概念的讨论是近些年来讨论的一个热点问题。认知网络能够收集周围网络环境的信息并进行学习, 进而对网络进行动态的调整和重构。目前, 认知网络以其极具智能特色、无缝融合各个异构网络、通过联合资源管理最大化网络整体性能等优势迅速吸引了国内外各大标准化组织、研究机构和大量学者的目光。

2 软件无线电、认知无线电 与认知网络

谈及认知网络, 首先需要与软件无线电、认知无线电这两个名词相区分。

1991年, Joe Mitola提出的软件无线电 (software defined radio, SDR) 概念, 为无线通信的发展开辟了一片新天地。软件无线电是指一种可重新编程或者重构的无线电系统, 即在其系统硬件无需变更的情况下, 软件无线电可以在不同的时候根据需要通过软件加载来实现不同的功能, 这就给予了无线电业务极大的灵活性[1]。经过近20年的研究和发展, 软件无线电已经广泛应用于通信、雷达、电子、测控、导航卫星及民用广播电视等各种无线电工程领域。

认知无线电 (cognitive radio, CR) 的概念最早是由瑞典的Joseph Mitola博士于1999年8月提出来的, 它基于软件无线电发展而来。认知无线电是这样一种技术, 它能够感知周围的电磁环境, 通过无线电知识描述语言 (RKRL) 与通信网络进行智能交流, 根据交流的结果实时调整传输参数 (调制方式, 编码体制, 发射功率, 通信频率等) , 使通信系统的无线电参数不仅与规则相适应, 而且与环境相匹配, 从而实现无论何时何地都能达到通信系统的高可靠性和频谱利用的高效性[1]。也就是说, SDR关注的是采用软件方式实现无线电系统信号的处理;而CR强调的是无线系统能够感知操作环境的变化, 并据此调整系统工作参数, 实现最佳适配。可以说, 认知无线电是一种具有智能功能的软件无线电。

认知网络的概念, 最初由弗吉尼亚理工大学提出, 可以这样定义[2]:认知网络有一个可以感知当前网络环境的认知过程, 它能够对当前网络环境进行观察, 通过对网络环境的理解, 动态的调整网络的配置, 并在此基础上进行计划、决策和行动, 从而灵活地适应网络环境的变化。同时, 网络还应具有从变化中学习的能力, 并能够对未来进行以端到端为目的的决策。

目前, 认知网络的概念时常被人们与认知无线电联系在一起, 一些文献[3]将认知无线电网络作为认知网络的一个实例进行研究。认知网络与认知无线电确实有一些共同的特性, 但却是两个不同的概念。简单来讲, 认知网络不是简单的停留在认知无线电层次, 而是上升到整个网络的层次, 即实现端到端的目标;认知无线电中具备了认知网络的一些特性, 它可以成为认知网络中的一种关键技术, 或是重要组成部分。

认知网络和认知无线电共有的一个最重要的特性就是认知过程[4], 这是网络性能最优化的核心。认知过程的关键部分就是能够从过去的决策中学习并将其应用于对未来的决策中。因此, 在认知网络的设计中可以借鉴认知无线电的一些方法, 比如认知无线电中对感知到的内容进行描述的模式化语言RKRL。

认知网络与认知无线电之间一个最明显的区别就是控制目标不同[4]。认知网络的目标是基于端到端网络性能的, 而认知无线电的目标仅局限于无线电用户。在设计认知网络协议栈时, 处理认知网络中的操作, 用户, 应用和资源等要求都是基于端到端的目标的;而对认知无线电的研究则强调与物理层的相互作用。另一个认知无线电和认知网络间的明显不同就是, 它们适用的范围不同。认知无线电仅能应用在单一无线网络中, 而认知网络是一种基于异构、融合的新型网络。由于认知网络可以跨越多种有线和无线的媒介, 因此, 可以基于蜂窝无线网络, Ad-hoc网络, 有线网络和异构网络等设计认知网络方案。

3 认知网络的特点

认知过程是认知网络的核心, 它最大的特点就是具有认知和学习的能力。因此, 认知网络需要一个环状反馈来对过去决策和当前环境, 当前决策和未来环境之间进行交互, 实现认知过程。图 1是由John Boyd提出的一个简单的反馈环-OODA模型[5], 它包括观察 (Observe) 、定向 (Orient) 、判决 (Decide) 、动作 (Act) 四个模块。该模型最初用于军事领域, 现在已经被广泛的运用在军事之外的各种领域。在某些情况下, 还可以增加学习模块, 防止之前产生的一些错误信息对未来的决策造成不利的影响。

认知网络的认知和学习特性, 使它具有不同于传统网络的一些重要特性:

(1) 泛在性和异构性

与非认知网络相比, 认知网络能够动态、自适应地提供更好的端到端性能。认知过程可以提供更好的资源管理, QoS, 安全, 接入控制等网络目标。在认知网络中, 节点能够通过认知过程随时感知周围的网络环境, 选择适合的接入方式, 灵活的切换通信模式。认知过程有利于构造异构融合网络, 因此, 认知网络能提供最大可能的无缝连接服务, 实现多网融合和各种网络之间的无缝切换, 并使网络的性能最优化。

(2) 协同性

目前的网络中终端和终端之间, 网络和网络之间缺少有效的信息互通, 由于节点间缺乏相互沟通而造成资源浪费及资源分配不合理等情况, 致使网络利用率低下。在认知网络中, 认知过程不仅能够感知周围的网络环境, 也能够感知网络中周围的其他网络元素的信息, 因此, 可以改变传统网络中节点之间因信息孤立而导致的竞争和不合作的关系, 建立起节点之间协同工作的关系。这种建立在对网络环境和网络元素充分认知基础上的协作关系, 能够有效的进行节点间的资源共享, 从而更有效的利用网络资源, 实现优势互补, 使网络的使用更加合理和高效。

(3) 高度智能特性

目前的网络配置和管理还主要依赖于人工操作, 但是, 随着计算机和网络技术的不断的发展, 网络日益庞大复杂, 人工的管理和维护很难满足系统性能的要求。按照未来网络的异构特性, 各种网络在网络拓扑, 工作模式和参数设置等方面, 都应该能够动态的变化, 尽量减少对人工的依赖。认知网络高度智能性体现在它具有自感知、自适应、自配置、自我意识、自我学习的功能, 能够智能的进行决策和重配置。通过认知过程, 网络能够感知和适应周围的环境, 并不断的进行调整和重构, 以适应周围环境。这种感知过程不仅包括终端间的感知, 网络间的感知, 还包括终端和网络间的感知。同时, 网络的变化又会引发环境的再变化, 对网络和其中的用户产生新的影响, 引起新的调整和重构。网络在这种不断的相互影响和变化中实现自我配置, 最终实现性能的最优化。为实现这种智能的自我组织和配置功能, 可以考虑借鉴人工智能等领域的一些研究成果, 在认知网络的组网和调度中引入人工智能算法, 从而达到认知网络具备全网络智能性能的目标。

4 层次化认知网络及行为模型

传统的OSI网络结构模型是基于分层协议栈的思想设计的, 这种分层模型只能通过接口协议在上下层之间进行相互通信。这种单纯的上下层交互模式已经不能适应认知网络对环境变化的快速感知, 智能决策等要求。由于认知网络的认知特性, 需要考虑在传统分层模型中的每一层都引入反馈环, 使各层都具有认知的功能, 能够从外界环境中获得必要的信息, 并且各层之间需要全向的信息传递, 从而实现信息的横向、纵向的全交互。

图 3以OSI网络分层模型为例, 将OODA环引入模型的各层, 并简要分析了它在各层的作用以及所需关键技术。

在物理层引入认知过程的目的是对周围的物理环境进行感知。首先认知网络需要对物理环境进行观察和分析, 包括检测频谱空穴和探测节点状态参数。频谱空穴检测是现在研究的一个重点技术, 对频谱空穴的检测并不是简单的探测感兴趣的频带内的信号能量, 而是需要综合检测信号在时域、频域和空域等多个方面的信息;节点参数主要包括传输功率、调制方式、编码方式和载波数量等。然后认知网络通过对之前物理环境信息的收集和整理进行定向。在决策阶段, 认知网络需要进行对信道的确认, 主要包括信道状态估计和信道容量预测。之后, 认知网络根据之前的决策对网络进行调整, 选择合适的调制方式, 以达到动态分配载波, 充分利用空闲频谱, 同时进行高效功率控制和速率控制。

数据链路层的认知过程的主要目的在于获知网络频谱使用情况, 从而选择适合的调度策略。首先认知网络通过观察获知频谱感知的方式 (集中式还是分布式) 并收集链路状态的信息, 进而获取整个网络的频谱使用图谱, 然后根据获得的信息做出决策, 确定感知时间和感知频率, 选择合适的感知方式和介质接入控制方式, 决定竞争合作策略和调度机制策略等。最后, 根据决策, 进行频谱租用协商, 数据包发送控制和信道传输控制, 并选择合适的信道编码方式。

网络层的认知过程的主要目的是获知周围网络拓扑, 选择最佳的路由策略。首先在观察的过程中, 认知网络需要完成收集网络状态信息和进行邻居发现的工作, 从而获知周围网络拓扑的情况以便进行定向。在决策的阶段, 认知网络需要更新路由判据, 确定路由策略及转发参数 (如转发时延, 转发速率、转发方式等) 。最后, 认知网络需要根据更新的路由信息重新设置路由, 并对有效的路由进行再学习。

应用层的认知过程的主要目的是为了更好的了解用户和业务的需求, 从而更好的提供服务。认知网络需要对用户和业务的需求进行感知, 进而确定业务类型的归属, 确定QoS等级, 重新协调业务的类型, 为用户提供安全可靠的服务。

网络环境具有动态变化的特性, 认知网络中, 每个节点可以自动的根据周围通信环境及网络状态来主动的计划、判断甚至决定通信行为, 因此, 需要网络对环境变化做出快速的反应, 各个层之间进行灵活准确的认知信息交互, 快速准确地完成自认知过程。传统的分层协议栈无法灵活地适应无线移动环境的变化, 信息逐层传递的交互模式在很多情况下也已经无法满足环境高度动态变化的要求。因此, 为了保证认知网络的可靠连接和应用的顺利完成, 保证各层之间快速的信息交互, 保证认知网络有效的进行调整和重配置, 在认知网络中引入跨层机制是十分必要的。目前, 国内外许多研究者都对跨层设计机制提出了自己设计方案。现有的无线网络跨层设计主要集中在:物理层和MAC 层相结合的速率自适应方案[6];物理层、MAC 层、路由层相集合的路由自适应方案[7];物理层、MAC 层和传输层相结合以提供端到端的服务质量保证[8]。这些跨层设计能够改善系统在无线环境内的路由、资源调度、QoS 保障等性能。

5 SON——LTE-A与 认知网络的"契合"

未来通信网络将是一个泛在、异构的网络模式, 多接入方式并存, 多节点协同工作, 支持不同程度的无缝移动特性, 同时它又是一个具有智能特性的无线通信系统, 具有自我配置、自我优化和自动学习的能力。未来通信网络向着认知网络发展将是未来通信技术发展的一个重要方向。

为了应对这一发展趋势各大标准组织纷纷在标准制定时提出新的要求。在2009年2月IEEE 802.16m提出的最新文档[9]中要求网络能够支持自组织 (Self-Organization) 功能, 包括网络的自配置 (Self-Configuration) 和自我优化 (Self-Optimization) 。LTE-A在Release 8中提出了自组织网络 (Self Organization Network, SON) 的概念和需求, 并在2008年12月最近更新的文档[10]中要求自组织网络具有自配置、自优化和自愈合 (self-healing) 的能力。两大标准在网络自组织功能上不谋而合, 其基本思想都是未来网络需要具有智能特性, 能够尽可能多的进行自我的管理和重构, 减少人工对网络配置和管理的干预。显然, 网络具有自我意识是未来网络发展的一个普遍要求。目前, LTE和IEEE组织对SON的讨论仅停留在初步概念定义阶段, 而对于SON功能的实现, 还需要大量的研究工作。同时, 一些国际运营公司如NEC[1]等都在积极地进行LTE中SON功能的探索研究。

由此可见, 网络更高智能性的需求已经非常强烈, 这些标准中提出的对网络自组织, 自配置, 自优化的要求和认知网络的认知特性是相吻合的, SON的特征, 已经具备了一些认知网络的雏形, 因此, 可以说未来4G的通信网络技术正向着认知网络的方向发展。各大标准组织对标准的制定以及企业的积极参与, 为4G网络向认知网络发展奠定了重要铺垫, 同时对认知网络的研究也将极大的促进未来4G技术的发展。

6 结论

认识网络是一种具有智能性的网络, 它能够观察周围环境, 根据端到端的目标, 使用适当的学习机制, 对网络状态做出正确的规划, 决策和动作。未来的通信网络需要网络具有更多的智能化因素, 需要网络具有自配置、自优化等特性, 这些目标很好的契合了认知网络的特征, 因此, 未来通信网络向着认知网络发展将是未来移动通信发展的一个重要趋势。

参考文献

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[9]IEEE 802.16 Broadband Wireless Access WorkingGroup.IEEE 802.16m System Description Document[R].Feb.2009.

[10]3GPP TS32.500, Telecommunication management;Self-Organizing network (SON) ;Concepts and require-ments (Rel.8) [R].Dec.2008.

无线认知网络的跨层设计 篇8

1.1 认知网络定义

近几年随着信息技术的不断发展, 人们已经不仅仅满足于有线的网络接入方式, 转而对无线接入的需求大大增加。而且, 随着3G乃至4G的应用, 无线通信除了语音业务外, 数据业务的比例显著提高, 这对网络质量提出了更高要求。为满足日益增长的网络信息需求, 认知网络的概念逐渐被业界认同。

目前较为通行的认知网络 (Cognitive Network) 定义, 是指通信网络能够感知现存的网络环境, 通过对所处环境的理解, 实时调整通信网络的配置, 智能地适应专业环境的变化。同时, 它还具备从变化中学习的能力, 并能把它们应用于未来的决策中。在做所有决策的时候, 网络要把端对端目标 (end-to-end goals) 考虑进去。

从定义可以看出, 有认知属性的网络有别于其它网络的地方, 在于它会主动收集所处网络环境、自然环境的变化, 并对这些变化做出积极、主动的响应, 其最终目的是充分保障用户的需求和端到端通信的畅通。在这里, 端到端表示数据流传输中所有涉及的网络组件。对于数据网络而言, 它可以包括路由器、子网、虚链接、交换机、加密机制、媒介、波形或者接口等。

1.2 基本学习模型框架

对于任何一个有学习能力的智能系统模型而言, 反馈回路是必不可少的, 反馈回路简称“OODA”回路。

如图1所示, 大致可以看到有学习功能的四个关键技术:observe, orient, decide和act。就认知网络自身而言, 其所要研究的关键技术包括:环境感知、智能决策、信息挖掘、网络重配置等。

(1) 环境感知:环境感知是实现通信网络认知的基础, 感知的内容包括无线环境及其所处的网络环境。现阶段对于环境的感知, 是通过对OSI网络模型各个层的关键参数的数值记录对比得出。例如物理层的发送功率、误比特率等;链路层的自动请求重发 (ARQ) 次数等;网络层的移动IP切换信息及正在使用的物理网络接口等;传输层的重传超时时间、接受窗口、拥塞窗口等;应用层的传输时延范围、时延抖动、吞吐量等。

(2) 智能决策:智能决策是利用人工智能的原理和技术所建立的、辅助决策的计算机软件系统, 支持半结构化和非结构化问题的决策。智能决策系统主要包括决策支持系统、专家系统、机器学习、效能评价等。认知网络是一个具有智能的主体, 将人工智能理论、机器学习、推理机制引入专用通信网络决策系统, 使得专用通信网络能够实现环境自适应。

(3) 网络信息挖掘:这是数据挖掘技术在网络信息处理中的应用。网络信息挖掘是从大量数据样本的基础上得到数据对象间的内在特征, 并以此为依据进行有目的的信息提取。综合运用多种智能检索技术, 能够获取用户个性化的信息需求。应用网络信息挖掘技术能够根据目标特征信息在网络上或信息库中进行有目的的信息搜寻。

(4) 网络可重配置:随着计算机和网络的发展与广泛应用, 以及用户需求的不断提高, 用户对于网络可用性和可靠性的要求日益提升。网络规模越来越大、结构越来越复杂, 网络管理所需的专业知识也日益增强, 网络管理与维护工作变得更加困难, 再加上人力成本的持续加大, 都提高了对网络管理系统高度自动化和智能化的要求, 以减轻网管人员的工作复杂度和工作强度, 这也是近几年网络管理发展的一个大趋势。目前的网络配置和管理有很多是依赖人工, 无论是初期的网络建设还是后期的维护, 这将极大地增加网络的配置和维护成本, 而且其配置效果常常不理想, 系统的整体性能欠佳。未来的认知网络应具备自管理、自配置、自优化功能, 这就需要网络具有可重配置特性。但由于其高度的灵活性, 几乎可以改变空中接口包括高层在内的所有参数, 所以往往非常复杂, 在接口之间将会有大量的标准化工作, 这个可以看作是认知网络 (乃至现在网络) 发展的一个长期目标。

可以看出, 认知网络的动态特征对网络协议也提出了较高要求, 要求协议支持实时、异步的特性, 必须能自适应于因环境变动或终端变动而带来的网络资源的动态变化、网络拓扑结构的改变。因此, 在网络体系结构中必须考虑重配置功能, 协议设计应充分反映认知网络技术的特征。快速配置设计研究可以从跨层设计 (Cross-layer Design) 入手。跨层设计能对分散在网络各子层的特性参数进行协调融合, 从而优化网络整体性能。

2 跨层设计介绍

2.1 跨层产生的原因

现在无线通信和无线网络的发展速度越来越快, 已逐渐成为通信网络研究的重点, 将来通过无线方式传播的数据量将越来越大, 而现有网络架构已成为大数据量数据传输的瓶颈, 因此, 关于无线网络构成的灵活性和无线网络架构体系被众多的研究者所关注。虽然现有的层次架构模型可以很好地服务于有线网络, 但在无线网络的应用中, 却有很大的局限性。为解决这个问题, 同时为实现网络认知的特性, 研究者们提出了跨层的概念。

无线传播方式与有线传播方式最大的区别, 在于无线传播环境下节点之间没有固有连接这个概念。节点只是简单地向外辐射能量, 之间的通信传播相互重叠干扰。对于接受端, 不可能像有线接收方式那样, 只接受固定发送端发送的数据而拒绝其它发送端发送的数据。并且, 无线信号传播媒介要比有线信道复杂、恶劣得多, 时常会出现多径效应、多普勒效应等一系列影响信号质量的情况发生。这就使得无线传播的架构模型要比有线传播复杂许多。但如今无线网络中所用的架构和有线网络的架构比较相似, 都是TCP分层结构。但是, 无线通信环境具有快速变化的特性, 而基于分层结构的协议栈只能在相邻的层之间以固定的方式进行通信。这样一来, 现有的协议就无法灵活地适应无线移动环境的变化, 从而使得在设计协议时只能考虑其在通信条件最为恶劣的情况下进行工作, 进而导致了协议栈无法对有限的频谱资源及功率资源进行有效的利用。此时, 对于无线网络原有的层次架构的模型就需要做出适当修改, 而跨层设计就是在这样的背景条件下被越来越多的人所关注。

2.2 跨层定义

在原有的层次架构模型中, 例如网络的七层模型 (OSI) 和TCP模型将整个网络划分为数层, 在垂直体系下定义每一层的用途和功能, 每一层所提供的服务由协议来阐述。这种层次模型下是不允许不相邻的两层间之间进行通信, 而相邻层间的通信也受到了极大的限制。

跨层设计的特性, 就在于设计各层的协议时可以允许不同层之间的通信或是共享参数, 由此打破层次间的束缚。研究者对于跨层也有很多的定义, 一般来说, 可以把跨层设计定义为:违反层次结构模型来设计各层的协议, 以使网络性能达到最大化。

先介绍一个最简单的跨层设计。假设有垂直体系的三个层次LA、LB和LC, LA是最下面一层, LC是最上面一层。原有的层次模型中, 是不允许LA和LC之间有通信接口的, 不能够直接通信。但是可以修改LC的协议, 要求在运行时LA将特定参数传递给LC, 此时就要在LC和LA之间定义一个新的接口。很明显, 这就违反了原有的架构模型。

3 跨层设计架构

目前研究者提出了许多跨层的设计方案, 其中最核心的是层间如何进行耦合, 也就是在跨层设计中, 如何让原有的各个独立的层打破协议的限制, 在各层间进行相互通信。

目前研究较广泛的跨层基本架构有以下四种:

(1) 在原有体系架构的层之间创造新的接口。

(2) 将原有体系架构中相邻的层进行合并。

(3) 将原有的层进行对应, 而不需要创造新的接口。

(4) 将整个系统所有层进行垂直校准。

如今大多数的跨层设计, 都是以上述四种基本模型为基础进行研究和改进的。下面对几种基本设计做一详细说明。

3.1 设计 (定义) 新的接口

一些跨层设计需要在层之间设计新的接口, 用于系统运行时在层间共享有用信息, 新的接口很明显违反了分层架构。依据信息在新的接口中传递的方向, 可以将这个分类再分为三个子类:

(1) 向上传递:信息从下层传递到上层。

(2) 向下传递:信息从上层传递到下层。

(3) 双向传递:信息在上层和下层间来回传递。

3.1.1 向上传递信息

一些高层的协议在系统运行时需要来自下层的信息, 这时就要设计从下层到上层的接口来传送需要的信息。例如, 如果一个端到端TCP链接包含一段无线链接, 在无线链接中信道的变化会使丢包率上升, 致使TCP发送端误认为在网络中发生了拥塞而做出错误的判断, 结果导致网络性能更加恶化。从低层建立接口到传输层能确保明确的通告, 以降低类似情况发生的几率。

3.1.2 向下传递信息

一些跨层架构协议设计依赖于在系统运行时使用来自高层接口所传送的信息, 以设定低层的参数。例如, 应用层可以通知链路层数据延迟的需求, 链路层可以用时延敏感的优先级来决定数据发送的先后顺序。

3.1.3 双向传递信息

两个功能不一样的层在运行时可以相互协作, 此时信息在两层间来回传递。可以看出, 这里所需要的两个接口违反原有的分层架构。

3.2 合并相邻的层

这种跨层设计的方法是将两个或多个相邻的层合并, 用一个合并构成的新的“超级层”, 以提供原有的被合并的那些层所提供的服务。这里不需要引入任何新的接口。从结构上来说, 超级层能用原有的接口与未合并的层进行通信。

虽然目前还没有任何能够明确产生超级层的跨层设计协议, 但是很多设计提议在考虑物理层和MAC层间的协作设计时, 都倾向于使这两个相邻层的界限变得模糊。

3.3 设计对应的层

这种设计包含两个或更多的层的耦合, 而不需要在运行时为了信息的共享而引入新的接口。因为没有引入新的接口, 结构的花销主要来自当要调整或修改某一层的功能时, 必须对耦合的层做相应的改变。

3.4 跨层的垂直校准

最后一种跨层设计称为垂直标定, 它联合调整不同层的参数。一般可以把应用层上体现的网络性能看作所有下层参数的函数。因此, 联合调节所有层的参数比单独调节某一层的参数能够获得更好的性能。

4 跨层的实施方案

上面简单介绍了跨层的几种设计架构, 而它的实施方案可以归为两大类:层间直接通信;层间共享数据库。

4.1 层间直接通信

系统运行时, 层间共享信息的最直接、最快捷的方法就是允许它们彼此互相通信。需要注意的是, 系统运行时有需要在层间共享的信息, 这种方案才适用。简单来说, 层间的直接通信意味着在运行时某层的参数对其它层是可见的。与之相反, 在严格的分层体系中, 每层只管理自己的参数, 本层的参数对其它层是没有多大意义的。

层间直接通信有很多方法。例如, 协议的头部可以用来在层间传递信息。最初按照层次结构设计的系统中如果需要有不同层间的信息交换, 就会考虑这种方法。这种情况下, 可以设想为在层间设置一些通道。但是要实现不同层的参数和内部状态共享, 就要设法解决如何设置层间共享的存储空间以保证架构的实施。

4.2 跨层共享数据库

另一类实施方案引入一个能被所有层链接的通用数据库。在某种意义上, 这个通用数据库可以被看成一个新层, 为所有层提供存储/修复信息的服务。

这种共享数据库的方法尤其适用于垂直校准跨层设计。一个优化的程序可以通过共享数据库与不同层联系。类似的, 层间的新接口也可以通过共享数据库来实现。这种方法对原有的分层模型修改比较小, 是一种较为理想的跨层实施方案。

5 结束语

随着网络承载数据量的进一步加大, 用户对于网络质量的要求越来越高, 网络的认知属性将得到更为广泛的研究和应用, 而与认知属性紧密相连的跨层设计也将逐步在现有网络中得到发展。如何实施这些设计方案, 并解决实际应用中出现的问题, 将是未来研究的重点。

参考文献

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[2]李艳妮.认知网络的简单介绍.科协论坛, 2008年, 第11期 (下)

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[5]张雪芹, 周莲英.无线网络的跨层设计.计算机技术与发展.2008年2月, 第18卷第2期

[6]Vineet Srivastava, Mehul Motani.Cross-Layer Design:A Survey and the Road Ahead.IEEE Communications Maga zine, December2005

浅谈认知隐喻下网络新词的翻译 篇9

关键词：认知；隐喻；网络新词翻译

中图分类号：H059 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）03-0169-01

一、引言

网络语言是伴随着网络的发展而新兴的一种不同于传统平面媒介的语言形式。最初主要是网友们为了提高聊天效率或某种特定的需要而采取的方式，经过长期的使用和发展便形成特定的语言。网络新词不仅展现了我国语言生活现状，而且折射出社会关注热点和大众的社会诉求。但由于人们频繁地使用网络热词，而如何将其翻译成准确的外文便成为了一个重要问题。新词语的翻译是寻求认知隐喻关系对应的跨文化交流过程。

二、隐喻理论与网络新词

对于“隐喻是什么？”这个问题，人们答案不一。修辞学家认为，隐喻就是一种修辞格，是一种修饰话语的手段。逻辑学家说，隐喻是一种范畴错置。哲学家说，隐喻性是语言的根本特性，人类语言从根本上来说是隐喻性的。而认知科学家认为，隐喻是人类认知事物的一种基本方式。认知语言学认为隐喻不仅是一种修辞手段，更是人类广泛运用的认知方式和思维方式。隐喻是重要的认知机制，能揭示人类的认知规律。（Lackoff﹠Johnson，283） 束定芳也认为： “语言中的隐喻是人们将其某一领域的经验用来理解或说明另一类领域的经验的一种认知活动。而且隐喻使用者虽然已经认识到两种事物的差别或者语言中存在现成的词语或表达式，但为了获取更好的交际效果，他选择用另一种事物来谈论某一事物。”隐喻大致可分为三类：结构隐喻（structural metaphor）方位隐喻（orientational metaphor）和实体隐喻（ontological metaphor）。 网络新词大多数都建立在隐喻认知机制上，并且这些词语都具有影射性和相关性。例如：“菜鸟”原指电脑水平较低的人，后来广泛运用于现实生活中，指在某领域不太精通的人，其翻译是green hand。 网络新词在人们熟悉的词汇的基础上以网络为媒介借助词汇在不同语境下的比喻意义将新旧事物联系在一起，使旧事物产生新意，更加生动贴切描绘新事物。

三、网络新词翻译研究

网络新词是借助隐喻生成的语义，在翻译时须译出其隐喻意义。2013年，在新中国历史上绝迹多年的“土豪”完成了强势回归。该词是由网民用来戏称网络游戏中舍得花钱的玩家，后来逐渐发展为特定指称“现实生活中富而不贵的群体”。人们不再“打土豪，分田地”，而是纷纷要求“土豪，我们做朋友吧。”而对于“土豪”一词的翻译学者们意见不一，有译者选择音译法，直接译为“Tuhao”，也有人译成“local tyrant”，也有专门研究网络词汇翻译的学者将其译为“Beverly Hillbillies”。社会学家认为“土豪”一词的出现隐喻中国社会分层。人们讽刺拜金主义，奢靡之风，又用一种自嘲的方式表达了对社会贫富差距的无奈。

当今人们热议的“正能量”该词语的翻译不仅借用了物理学中“能量”这个概念，同时还采用了动态对等理论。它被译为“positive energy”，而“positive”最基本的意思是“积极的”，这与国人现用“正能量”指健康乐观，积极向上的动力和情感是一致的。并且物理中的能量确实有正负之分，所以“正”可译为“positive”。又如“凤凰男”全称为“凤凰精英男”，指出生在农村或经济不发达的小城镇，后来通过自身努力接受高等教育后在城市获得优越的工作的男性。凤凰的英文对应是“phoenix”，指“浴火重生的不死鸟”，但是汉语则为“高贵精英”之义。由于中西文化之间存在差异，所以两者在概念认知上不能构成对应。汉语中的“凤凰男”应该译为“ugly duckling”，也就是“丑小鸭”的意思。因为丑小鸭从出生卑微到取得高贵的社会地位与西方文化中的“凤凰男”概念相符合。

四、结语

翻译网络新词的有效手段须以文化语义为载体，寻找认知隐喻的对应。它是以隐喻为基础，但是同时又要求保留本土文化的语义特征，而不是盲目地去迁就母的语文化。总之，在网络新词的翻译过程中，认知隐喻具有非常重要的意义和作用。

参考文献：

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[2] 束定芳.隐喻学研究[M].上海：上海外语教育出版社，2000.

[3] 王寅.认知语言学[M].北京：外语教学与研究出版社，2007.

多跳认知无线网络中的控制信道 篇10

认知无线电是为解决目前频谱利用率低的问题而提出的一种技术。在认知无线网络中, 认知无线电用户利用主用户未使用的频谱, 从而与具有授权的主用户共享频谱。这就使得认知无线电用户可使用的频带在时间上和空间上都是动态变化的。为了使这些认知用户能在互不干扰的情况下进行通信, 需要对可使用的频带进行合理的分配与调度。传统的方法是在网络中建立一个中心控制器, 由该控制器对认知用户信道接入进行控制。但这种方法对于无中心的多跳网络显然是不适合的。

本文为多跳认知无线网络提出了一个控制信道的选择方案。该方案通过用户之间的协作, 从用户可获得的信道中选择一些信道作为控制信道, 每个用户至少选择一条信道作为控制信道。根据所选择的控制信道的不同, 用户分为不同的组, 组内有相同的控制信道。同时有若干用户有多个控制信道, 这些用户负责组间控制信息的传播。而控制信道选择的目标是使整个网络所使用的控制信道数目最少。

一、网络模型与假设

在认知无线网络中, 认知用户与主用户共享频谱, 利用主用户未使用的信道进行通信。频谱共享既可以在时域内也可以在空域内, 在此仅考虑空域内的频谱共享。假设网络中有若干主用户和认知用户, 主用户的干扰半径为Rp, 当认知用户与主用户之间的距离小于Rp时, 认知用户不能使用主用户所使用的信道。例如图1所示的网络。

图中共有3个主用户, 6个认知用户 (A～F) 。3个主用户所用信道分别为CH1, CH2和CH3。认知用户A和B在第一个主用户的干扰范围内, 因而不能使用信道CH1, 但在其余两用户的干扰范围外, 因而能使用CH2与CH3。同理, 认知用户C只能使用CH1与CH3, 认知用户F只能使用CH1与CH2。而认知用户D和E在所有主用户的干扰范围外, 因而能使用CH1, CH2和CH3。由此可见, 6个认知用户之间并没有一个公共的信道。

假设由N个认知用户构成一个多跳认知无线网络, 每个用户都可看作是网络中的一个节点。整个网络有M条互相正交的信道, 将这些信道构成的集合记为C。其中第i个认知用户可获得的信道数为Mi, 由这些信道组成的集合记为Ci。

设认知用户的传播半径为RT, 定义一个0, 1变量linkm (i, j, m) 。linkm (i, j, m) =1表示节点i与节点j在彼此的传播范围内, 且信道m对两节点都是可获得的, 否则, linkm (i, j, m) =0。即有:

其中d (i, j) 为节点i与节点j之间的距离。若linkm (i, j, m) =1, 则称节点j为节点i在信道m上的邻居。

再定义一个0, 1变量link (i, j) 。初始时, 有:

下面将会看到, 在分布式算法中, link (i, j) 将会改变。若link (i, j) =1, 则称节点j为节点i的邻居。由此可以定义节点i的邻居集合NEIGH (i) , 有:NEIGH (i) ={j∈N|link (i, j) =1}

二、分布式算法

下面讨论实现控制信道选择的一种分布式算法。假设在算法执行前, 每个节点已经掌握了它邻居节点的情况, 即变量linkm (i, j, m) 已知。算法中每次选择一个节点, 从该节点开始选择控制信道。当一个节点与它的所有邻居节点都至少有一条相同的控制信道时, 则称该节点完成了控制信道的选择。为此定义一个标记unchoose (i) , unchoose (i) =0表示节点已经完成了控制信道的选择, 否则unchoose (i) =1。

再定义一个节点控制信道选择标记ch_control (i, m) , ch_control (i, m) =1表示节点i选择了信道m作为控制信道, 否则ch_control (i, m) =0。初始时, 对∀i, ∀m, ch_control (i, m) =0。

为了从网络中选择一个节点, 首先需要为每个节点确定一个等级, 每次选择未完成控制信道选择的节点中等级最高的节点。而节点的等级应该与它可获得的信道有关, 为此, 先定义节点可获得的各条信道的等级:

因而ch_rank (i, m) 即等于节点i在信道m上的邻居数。

考虑到信道选择的目标是使整个网络中所使用的控制信道数目最少。而在某信道上的邻居数越多, 说明该信道对越多的节点是可获得的, 那么选择该信道作为控制信道将有助于使整个网络中所使用的控制信道数目最少。因而可以定义节点的等级:

因而节点的等级等于它可获得的信道中等级最高的信道的等级。

下面介绍算法的具体过程:

(1) 首先选择未完成控制信道选择的节点, 即unchoose (i) =1的节点中等级最高的节点, 若节点等级相同, 则选择编号大的节点。

(2) 假设当前选择节点i, 节点i选择它可获得的信道中等级最高的信道作为控制信道, 即:

若信道的等级相同, 则选择编号大的信道。

(3) 假设节点i选择了信道m, 则将选择好的信道通知周围节点。所有linkm (i, j, m) =1的邻居节点也选择信道m作为控制信道, 即:ch_control (j, m) =1 (∀j∈N, linkm (i, j, m) =1)

同时节点i设置l i n k (i, j) =0, 更新集合N E I G H (i) 。若集合NEIGH (i) 非空, 即节点i还有link (i, j) =1的邻居, 则返回步骤 (2) , 选择与这些邻居共有的信道中等级最高的信道作为控制信道。当NEIGH (i) =∅, 节点i的所有l i n k (i, j) =0时, 设置标记unchoose (i) =0。

(4) 更新每个节点上信道的等级和节点等级。更新信道的等级方法如下:

即若节点有在某信道上的邻居节点使用该信道作为控制信道, 则增加该信道的等级。这就有利于将来节点选择与邻居节点相同的信道作为控制信道。因为信道的等级发生了变化, 所以节点的等级也要进行更新。

(5) 检查节点的标记unchoose (i) 。若∀i∈N, unchoose (i) =0, 则算法结束, 否则, 若∃i∈N, unchoose (i) =1, 则回到步骤1。

在以上算法中, 每次只选择一个节点, 即整个网络中等级最高的节点, 这本身就需要节点间交换大量信息, 因而不太容易得到。为此, 在选择节点时, 可改为选择邻居节点中等级最高的节点。若unchoose (i) =1的一个节点i发现自己的等级比邻居节点的都高, 即:node_rank (i) ≥node_rank (j) (∀j∈NEIGH (i) )

则节点i进行控制信道选择。这样, 节点只需要与邻居节点交换信息, 并且可以有多个节点同时进行信道选择, 减少了算法的运行时间。

三、仿真结果

考虑由40个认知用户 (即N=40) 构成的多跳网络, 这些用户随机的分布在一个100m×100m的区域内。在该区域内有若干主用户, 主用户的位置和使用的信道随机产生。假设主用户的干扰半径为RP=30m, 认知用户的传播半径Rr=15m。整个网络可获得的信道个数M在3～10之间变化, 主用户数Np在2～14之间变化。

在分布式算法仿真中, 根据节点选择的方法不同, 分为两种情况: (1) 选择整个网络中等级最高的节点, (2) 选择邻居节点中等级最高的节点。图2为情况一下得到的控制信道数随信道数和主用户数变化的结果, 图3为情况二下的结果。图中的每个结果都是1000组随机数据得到的结果的平均。

由图2和图3都可以看到, 不论主用户数和整个网络的信道数如何变化, 分布式方法得到的控制信道数都能保持在一个较低水平。这说明本文所提出的分布式方法达到了算法设计的目的, 即在能覆盖整个网络的前提下, 选择尽量少的信道作为控制信道。

同时可以看到, 网络所使用的控制信道数并没有随整个网络的信道数的增加而有明显的下降趋势。这是因为在分布式方法中节点只根据本地信息选择控制信道。随着整个网络的信道数增加, 每个节点的选择增加, 这就会增加节点选择控制信道的复杂性。因而不同节点可能会选择不同的控制信道, 整个网络的控制信道就会更多样。同时可以看到, 控制信道数都随着主用户数的增加而增加。这是因为随着主用户数的增加, 节点之间可获得的信道的差异性也会增加, 从而导致节点可能会选择不同的控制信道。

四、结论