Понятие о когнитивных сетях
Понятие «когнитивный» (cognitive) [1] означает свойство средства или сети связи, выражающееся в способности автономно и динамически изменять свою топологию, корректировать эксплуатационные параметры, перераспределять сетевые ресурсы в соответствии с ранее накопленными знаниями о состоянии сети и политиках обслуживания пользователей. Когнитивные сети обеспечивают автоматическое принятие решений об изменении технических характеристик и поддерживают механизм машинного обучения для обеспечения наиболее эффективных и целесообразных решений при установлении, поддержке и завершении сеансов связи пользователей.
В целом когнитивная сеть обладает следующими свойствами:
- способность к анализу своего функционирования с учётом целей и задач, обусловленных исполняемыми функциями, характеристиками имеющегося телекоммуникационного окружения;
- может адаптировать свою структуру и режимы работы согласно имеющимся условиям, происшедшим сетевым событиям на основе определенных критериев и знаний о предыдущих состояниях;
- динамическое изменение своей топологии и/или эксплуатационных параметров в соответствии с требованиями конкретного пользователя, группы пользователей, операторов связи, если это необходимо в рамках текущей политики обслуживания и оптимизации пропускной способности сети;
- способность к самостоятельному определению необходимой конфигурации логических и физических ресурсов на основе распределенного управления сетевыми элементам;
- сеть может самостоятельно определять и идентифицировать своё текущее состояние и планировать свою работу на оперативном и тактическом уровне, принимая определенные решения в ответ на сложившуюся сетевую ситуацию.
В настоящее время происходит изучение функций и возможностей когнитивных сетей в рамках концепции когнитивных радиосистем CRS (Cognitive Radio System), предложенных ITU-R WP5A. В состав когнитивных сетей могут войти сети наземной подвижной радиосвязи стандартов 2G/3G/4G, сети беспроводного доступа WiFi, WiMAX, LTE.
Перечисленные выше свойства когнитивных сетей возможны при повсеместном использовании программного управления сетями и сетевыми элементами. Для получения услуги в когнитивных сетях связи пользователь может использовать многофункциональное абонентское устройство в виде терминала, основанного на принципе программного управления протоколами и параметрами интерфейсов радиодоступа SDR (Software Defined Radio) [2,3]. В этих устройствах существует техническая возможность выбирать различные сети связи для получения требуемой услуги. Абонентские устройства SDR имеют возможность работы в нескольких стандартах радиосвязи. В автоматическом или полуавтоматическом режиме можно выбирать определенный частотный диапазон, например 900 МГц, 1800 МГц или 2,2 ГГц, стандарт связи, например GSM/GPRS/EDGE, UMTS, WiFi, WiMax, LTE, программное приложение для получения, например, доступа к услугам передачи речи с соответствующими кодеками, в частности ITU–T G.722, G.729, G.722.2, EVRC-WB. Следует отметить что принципы SDR распространяются также на оборудование базовых станций. В перспективе применение устройств SDR будет способствовать переходу к наиболее современным телекоммуникационным стандартам, таким как LTE.
Управление конфигурацией в когнитивных сетях
В совокупности, согласно ETSI TR 102 838, когнитивные сети CRS и средства SDR могут рассматриваться как реконфигурируемые радиосистемы RRS (Reconfigurable Radio Systems). Поэтому в когнитивных сетях актуальным становится управление конфигурацией используемых программных средств абонентского терминала, узлов и средств связи с учётом стандарта IEEE 1900.4–2009.
Под конфигурациейв данном случаепонимаютсявзаимосвязанные функциональные и физические характеристики телекоммуникационного ресурса, которые установлены требованиями к проектированию, верификации, эксплуатации. Телекоммуникационные ресурсы, согласно Рекомендации МСЭ-Т М.3100, по своей природе разделяются на физические и логические. К физическим ресурсам относится оборудование сетей, линий, средств и сооружений связи; к логическим ресурсам относится программное обеспечение, которое применяется в электросвязи. К логическим ресурсам также можно отнести используемое адресное пространство, систему нумерации и идентификации. Контроль и управление конфигурациейестьинформационные воздействия на телекоммуникационные ресурсы для определения параметров конфигурации и целенаправленного изменения их значений.
Проведенный анализ [4] показал, что в целом управление конфигурацией включает функции контроля за изменением (уменьшением/увеличение) состава телекоммуникационной сети, определение технического состояния частей и сетевых элементов, их месторасположение. Среди функций управления, относящихся к управлению конфигурацией телекоммуникационной сети, можно выделить следующие:
- идентификация и классификация сетевых элементов;
- классификация и идентификация телекоммуникационной сети, обслуживающей сетевые элементы;
- контроль ввода в эксплуатацию и отключения сетевых элементов;
- реконфигурация сети и сетевых элементов для обслуживания пользователя с необходимым качеством;
- выделение и задействование ресурсов для функционирования сетевых элементов;
- обновление конфигурации сети после окончания обслуживания пользователя;
- формирование оптимальной конфигурации сетей и сетевых элементов.
Применительно к задаче контроля и управления конфигурацией программных средств абонентского терминала, который рассматривается как сетевой элемент, необходимо определить, какие программные средства, в том числе прикладное программное обеспечение, будут обеспечивать наиболее эффективное управление сеансом связи в выбранном частотном диапазоне и стандарте радиосвязи. Далее следует решить задачу о последовательной загрузке и запуске соответствующих программных средств с учетом технико-экономических показателей, политик качества и имеющихся сетевых ресурсов. В процессе предоставления услуги требуется контролировать сформированную программную конфигурацию абонентского терминала и своевременно реагировать на запросы пользователя или сети о следующем изменении программной конфигурации абонентского устройства SDR.