Bilişsel Ağlar

1. Tüm bilgimiz hislerle başlar, anlamayla devam eder, ve sebeple biter. Sebepten daha yüksek bir şey yoktur. Immanuel Kant Bilişsel Ağlar

2. İçerik • Bilişsel Kavram • Bilişsel Radyo • YTR • Spektrum Algılama/Yönetme/Taşınabilirlik/Paylaşım • Bilişsel Ağlar • Temeller • Kapsam, Durum Bilgisi, Geri Besleme, Bilişsellik • Ortaklık

3. Bilişsel Kavram • Bilgiye ve bilmeye dayalı işlemler • Psikoloji: Enformasyonu bilgiye dayalı yorumlama • Anlama, Sonuç çıkarma, Karar verme, Planlama,… • Davranışsal Ekonomi / Finans : Bilişsel ve duygusal eğilimlerin piyasalara etkisi • Ergonomi / Arayüz: Bilişsel yapılara dayalı tasarımlar • Dilbilim: Dil öğrenme ve kullanma yapıları • Bilgisayar Bilimleri / Enformasyon Teorisi: • İnsan faaliyetlerinin taklidi • Bir yerde öğrenilen bilgiyi başka yerde kullanabilme

4. Motivasyon • Bilişsel yaklaşım iletişim amaçlarında faydalı olabilir • QoS, Güvenlik, Erişim Kontrol, vb… • Ortam durumları bilişsel süreçle incelenerek iletişim problemlerine çözüm olabilir • Dinamik spektrum kullanımı kullanıcılara daha fazla bant genişliği sağlayabilir

5. Bilişsel Radyo • Joseph Mitola III • 1991’de çalışma parametrelerinin yazılım tarafından belirlendiği yazılımsal radyo • 1999’da parametrelerin bilişsel süreçle düzenlenmesini sağlayan bilişsel radyo • Alma ya da gönderme parametrelerini ortam faktörlerine bağlı düzenleyerek iletişimi daha uygun hale getirebilen kablosuz sistem • Tam BR • Spektrum algılayıcı BR

6. Yazılımsal(-Tanımlı) Radyo • Normal radyonun donanımsal bileşenlerinin işlevinin yazılım tarafından görülmesi • Mixer’ler, süzgeçler, modem’ler, vb… • YTR ses kartı olan bir bilgisayar olabilir • Ses kartı -> ADC • CPU -> Yazılım çalıştıran birim • ADC Çeviriciler genellikle yavaş • ADC’den önce bir çarpma ile alt frekanslara getirme işlemi yapılabilir

7. Bilişsel Radyo • BR ortam faktörlerinden haberdar olmalı • Spektrum kullanımı • Gönderilen/Alınan sinyalin güç spektral yoğunluğu (Powerspectraldensity) • Kablosuz protokol sinyalizasyonu • BR adaptif olarak parametreleri değiştirmeli • İletim gücü • Taşıyıcı frekansı • Modülasyon stratejisi • BR bu parametreleri ne şekilde değiştireceğini öğrenebilmeli

8. Spektrum Algılayıcı Bilişsel Radyo

9. Spektrum Algılama • Kullanılmayan spektrumu algılama • Spektrum delikleri • Verici algılama: Belli bir spektrumda bir verici varlığını sorgulama • Çakışan süzgeçler (MatchedFilters) • Enerji • Dairesel-durağan öznitelikler (Cyclostationaryfeature) • Ortak algılama: Bir çok BR kullanıcısının ortak kararı

10. Spektrum Yönetme • Kullanıcı istekleri doğrultusunda en iyi spektrumu belirleme • Tüm spektrum bantlarında QoS gereksinimlerini en iyi sağlayan bant • Spektrum analizi • Spektrum kararı

11. Spektrum Taşınabilirlik • BR spektrum değiştirdiğinde olacak işlemler • Spektrum handoff • Kullanıcı tarafından fark edilmemeli • İletişim protokolleri uyumlu olmalı

12. Spektrum Paylaşım • Kullanılabilir spektrumun kullanıcılara paylaştırılması • Merkezi paylaşım • Dağınık Algılama: Tüm BR sistemleri kendi ölçümlerini merkeze gönderir • Merkezi bir sistem yerleşme ve erişim prosedürünü kontrol eder • Dağınık paylaşım • Merkezi sistemlerin kurulması istenmeyen yerlerde • BR yerel kararlar alır

13. Ve Daha Fazlası • BR yerel amaçlar içindir • Mobil – baz • BR sadece kablosuz • Ortak çalışma • Yerel kullanıcılar • Problemler • Yerel • İletişim genellikle daha büyük sistem gerektirir • Şebekeler • Şebekeler kablo(lu|suz) • Ortak çalışma • Tüm şebeke elemanları • Problemler • Şebeke geneli

14. Bilişsel Ağlar • Ağ parametreleri ağın koşullarına göre düzenlenebilir • Ağ koşullarının saptanması • Yapılacak düzenlemenin planlanması • Düzenlemenin gerçekleştirilmesi • Ağ, yapılan düzenlemeleri öğrenebilir • İlerdeki adaptasyonlara karar verme • Uçtan-uca amaçlar önemli

15. Bilişsel Ağlar – Problemler • Ağ ad-hoc olarak şekillenebilir • Uçlar zamanla değişebilen zorunluluklarla uğraşır • Kablosuz ağlar kablolu ağlara göre çok daha karmaşık olabilir • Durum uzayı çok daha geniş • Uçlar arası etkileşim mümkün

16. Bilişsel Ağlar

17. Bilişsel Süreç – Kapsam • Sürecin gerçekleşmesi açısından • Bencil çalışma • Bilişsel elemanlar yerel amaçları sağlarlar • Uçtan uca amacın kendileriyle ilgili bölümü • Merkezi denetimli çalışma • Uçtan uca amaçlar önceliklendirilir • Bilişsel elemanlar yönlendirilir • İki strateji arasındaki performans farkları • Anarşinin bedeli

18. Bilişsel Süreç – Durum • Sürecin durum bilgisinin yönetimi • Sahip olunan bilgi ~ Karar doğruluğu • Merkezi çalışma • Tüm elemanlar bilgileri merkeze yollar • Amaçlara ve bilgilere göre karar verilir • Dağınık çalışma • Durum bilgisi elemanlar arasında dağıtılır • Birleşik çalışma • Durum bilgisi merkezde tutulur • Amaçlar dağıtılır

19. Bilişsel Süreç – Geri Besleme • Ağın öğrenme işlevi • OODA döngüsü • Observe, Orient, Decide, Act • İzle, Yönlen, Karar al, Uygula • Yönlendirme ve Kararlaştırma amaca yönelik • Sistem karmaşık, tamamen rasgele değil • Tekrarlı deneme – yanılma ile sisteme yaklaşım yapılabilir

20. Bilişsel Süreç – Öğrenme • Makine öğrenmesi problemi • Çalıştığı ortam hakkında tam bilgisi olmadan, belli bir süre çalışarak edindiği deneyimle performansını artırabilen herhangi bir algoritma • Yapay Sinir Ağları • Genetik Algoritmalar • Uzman Sistemler • Kalman Filtreleri • …

21. Ortaklık • Ortaklık olmadan iletişim olmaz • Pasif Ortaklık : Sinyal biçimleri, Protokoller • Aktif Ortaklık : Elemanların dinamik etkileşimi • Fayda sağlayıcı ortaklıklar • Internet, Wikipedia, eBay, Linux • Tüm OSI katmanlarında mümkün • Özellikle fiziksel ve MAC katmanlarında • Cooperative Diversity, Relaying, Network Coding

22. Özet • Yazılım Tanımlı Radyo • Tüm parametreler yazılım tarafından işlenir • Bilişsel Radyo • İletişimin, ortam durumlarına göre düzenlenmesi • Spektrumun etkin kullanımı • Bilişsel Ağ • Uçtan uca amaçlar önemli • Yazılımla kontrol edilebilir ağ elemanlarının (BR) bu amaçlara göre düzenlenmesi

23. Teşekkürler