شبكة الراديو الإدراكي هي نوع من الشبكات حيث يتم التحكم في سلوك كل جهاز لاسلكي ببساطة بواسطة آلية تحكم معرفي للتكيف مع التغيرات في ظروف التشغيل أو الطوبولوجيا أو متطلبات المستخدم. هؤلاء الشبكات عرضة للهجمات المعتادة الخاصة بالشبكة اللاسلكية مثل تشويش التردد اللاسلكي ، والتطفل على عناوين التحكم في الوصول المتوسط ، ونقل إطار MAC الزائف ، والتنصت ، والهجمات الأمنية الفريدة ، والغش عند الخلاف. تعتمد الشبكات اللاسلكية المعرفية التي تعمل بشكل أساسي على أربعة أنواع مختلفة من العمليات مثل قرار الطيف واكتشاف الطيف وطيف التنقل ومشاركة الطيف. هذه هي العمليات المختلفة حيث يتم الحصول على الطيف الراديوي المعرفي واستخدامه. تقدم هذه المقالة قائمة موضوعات ندوة شبكة الراديو المعرفية لطلاب الهندسة.

موضوعات ندوة شبكة الراديو المعرفية لطلبة الهندسة

قائمة موضوعات ندوة شبكات الراديو المعرفية لطلاب الهندسة والتي تعد مفيدة جدًا في الاختيار من هذه الموضوعات.

موضوعات ندوة شبكات الراديو المعرفية

طرق استشعار الطيف بالراديو الإدراكي

يعد الراديو المعرفي طريقة استخدام الطيف الديناميكي الشهيرة جدًا بسبب قلة استخدام الطيف الراديوي المخصص للمستخدمين الرئيسيين والطلب المتزايد باستمرار على الطيف. في الراديو الاستعرافي ، يعد استشعار الطيف جزءًا أساسيًا يسمح للمستخدم باكتشاف المسافات الرمادية والبيضاء داخل بيئة التردد اللاسلكي.

استدلال الطيف ضمن CRN

يسمى الاستدلال الطيفي أيضًا بالتنبؤ بالطيف وهو طريقة واعدة لاستنتاج الحالة الحرة أو المشغولة للطيف الراديوي من إحصائيات شغل الطيف المعترف بها أو المقاسة مسبقًا من خلال استغلال الارتباطات المتأصلة بينها بكفاءة. لقد اكتسب الاستدلال الطيفي اهتمامًا في مجموعة واسعة من التطبيقات داخل CRN والتي تتراوح من التنقل التنبئي للطيف واستشعار الطيف التكيفي إلى التحكم في الطوبولوجيا الذكية والوصول الديناميكي إلى الطيف.

دور الراديو المعرفي في الجيل الخامس

يتم استخدام الراديو المعرفي المزود باتصال لاسلكي 5G في التطبيقات القائمة على البيانات بشكل مكثف. توفر شبكات 5G نقلًا عالي السرعة للبيانات ، واتصالًا في كل مكان ، وزمن انتقال أقل من طرف إلى طرف ، وتحسين كفاءة الطاقة ، وسعة عالية جدًا للنظام ، وما إلى ذلك. توفر شبكة الراديو المعرفية ببساطة مشاركة الطيف الديناميكي للحصول على كفاءات طيف أعلى حسب الضرورة داخل معمارية 5G. الراديو المعرفي قادر على تكييف وتعلم معلماته الوظيفية والتشغيلية بناءً على البيئة التي يعمل فيها. لجعل مفهوم شبكة 5G واقعيًا وأيضًا للتغلب على تحديات 5G ، يتم استخدام القدرة على التكيف مع الراديو المعرفي والمرونة.

الراديو المعرفي في الرعاية الصحية

تُستخدم الاتصالات اللاسلكية بشكل أساسي لدعم مختلف التطبيقات الصحية الإلكترونية لنقل بيانات المريض والبيانات الطبية. يستخدم نظام الراديو المعرفي بشكل أساسي للتطبيقات المستندة إلى الصحة الإلكترونية داخل بيئة المستشفى للدفاع عن الأجهزة الطبية من التداخل غير الآمن عن طريق ضبط قوة إرسال الأجهزة اللاسلكية بناءً على قيود EMI. لذلك يتم تقدير أداء نظام الراديو المعرفي للتطبيقات القائمة على الصحة الإلكترونية من خلال عمليات المحاكاة.

استشعار الطيف الضاغط لـ CRN

يعد استشعار الطيف الضاغط تقنية واعدة تعمل على تحسين الإشارات القابلة للانضغاط والمتفرقة من القياسات التي لا يتم أخذ عينات منها بشكل كبير. يتم تطبيق هذه التقنية ببساطة على اتصالات لاسلكية لتعزيز قدراتها. تصف تقنية استشعار الضغط إشارة برقم صغير. من القياسات وبعد ذلك يستعيد الإشارة من هذه القياسات.

في عملية الطيف الضاغط ، تلعب الإشارة الأصلية التي يتم استردادها من البيانات المضغوطة دورًا مهمًا للغاية. كان عدد العينات اللازمة ضخمًا ، كما أن إجراء عملية الاستشعار أمر صعب وأكثر تكلفة. للتغلب على هذه المشكلات ، يتم تطبيق تقنية الاستشعار بالضغط داخل 5G CRN.

“الفرق بين الأسلاك أحادية الطور وثلاثية الطور ”

الشبكات اللاسلكية الإدراكية

الشبكة اللاسلكية الإدراكية هي شبكة لاسلكية من الجيل التالي تُستخدم لإثبات السلوك الذكي لشبكة حيث يتم تضمين عقد الشبكة من خلال المحركات الإدراكية. يهدف مفهوم الشبكة اللاسلكية المعرفية بشكل أساسي إلى تطوير استخدام الموارد الراديوية من خلال الاستفادة من الطيف الخامل المرخص له من خلال الأساليب الصحيحة لتخفيف التداخل.

الحوسبة المعرفية وتطبيقاتها

يُعرف الجمع بين العلوم المعرفية وعلوم الكمبيوتر باسم الحوسبة المعرفية. هنا ، العلم المعرفي هو دراسة الدماغ البشري ووظائفه بينما الهدف الرئيسي لعلوم الكمبيوتر هو إعادة إنتاج عمليات التفكير البشري داخل نموذج محوسب. الحوسبة المعرفية تبني خوارزميات مع نظريات العلوم المعرفية. لذلك ، تؤثر هذه النتائج على الرعاية الصحية ، والحياة الشخصية ، والطاقة والمرافق ، وصناعة التجزئة ، والخدمات المصرفية والتمويل ، وإدارة المؤسسات ، والنقل والخدمات اللوجستية ، والتعليم ، والأمن ، إلخ.

تستخدم الحوسبة المعرفية التنقيب عن البيانات وخوارزميات التعلم الآلي والتعرف البصري والشبكات العصبية لأداء مهام مختلفة شبيهة بالبشر بذكاء. تركز الحوسبة المعرفية بشكل أساسي على تقليد السلوك البشري والتفكير لحل المشكلات الصعبة. غالبًا ما تعتمد تقنيات الحوسبة المعرفية على تقنيات التعلم العميق والشبكات العصبية.

أتمتة العمليات المعرفية الروبوتية

العملية الروبوتية المعرفية أتمتة أو RPA المعرفي هو مصطلح يستخدم لأدوات وحلول أتمتة العمليات الروبوتية التي تتحكم في تقنيات الذكاء الاصطناعي مثل تحليلات النصوص والتعلم الآلي والتعرف البصري على الأحرف لتعزيز القوى العاملة وتجربة العملاء. اكتسب هذا الشكل المتقدم للغاية من RPA اسمه من الطريقة التي يحاكي بها الأفعال البشرية بينما يقوم البشر بتنفيذ مهام مختلفة داخل عملية. تتضمن هذه العمليات التعلم (الحصول على المعلومات والقواعد السياقية لاستخدام المعلومات) ، والتفكير (باستخدام السياق والقواعد للوصول إلى الاستنتاجات) ، والتصحيح الذاتي (التعلم من النجاحات والفشل).

ليس مثل أتمتة العمليات الروبوتية المعتادة غير الخاضعة للرقابة ، فإن تقنية RPA المعرفية هي خبير في التعامل مع الاستثناءات دون تدخل بشري. على سبيل المثال ، لا يمكن أن توفر جميع حلول RPA تقريبًا مشكلات مثل تاريخ مقدم بتنسيق غير صحيح أو معلومات مفقودة في نموذج أو أوقات استجابة بطيئة جدًا على الإنترنت أو الشبكة.

الرادار المعرفي

الرادار المعرفي هو نظام يعتمد على دورة الإدراك الإدراكي والفعل الذي يستشعر المحيط ويتعلم من المعلومات ذات الصلة فيما يتعلق بالهدف والخلفية بعد ذلك يتكيف مع جهاز استشعار الرادار يلبي المتطلبات على النحو الأمثل لمهمتهم بناءً على هدف مفضل. تم تقديم مفهوم الرادار المعرفي في الأصل للرادار النشط فقط.

الأمن السيبراني المعرفي

يستخدم الأمن السيبراني المعرفي لوصف إجراءات حماية أنظمة الكمبيوتر من الوصول غير القانوني أو الاستخدام أو الكشف أو الانقطاع أو التدمير أو التعديل. هناك عدة أسماء للأمن السيبراني المعرفي مثل أمن العوامل البشرية أو الأمن السلوكي. يحمي أنظمة الكمبيوتر من التهديدات الداخلية والخارجية.

التهديدات الداخلية ؛ المطلعين الضارين أو الموظفين المهملين في حين أن التهديدات الخارجية ؛ الجهات الخبيثة مثل اللصوص أو المتسللين. الأمن السيبراني المعرفي هو دراسة السلوك البشري مثل كيفية تفاعل الأشخاص المختلفين مع الأجهزة والبرامج ، وكيفية تفاعلهم مع التنبيهات أو التحذيرات الأمنية ، وكيفية إدارتهم لبيانات اعتماد الأمان وكلمات المرور. بناءً على سلوك البشر ، يمكن للمنظمات تصميم أنظمة أكثر أمانًا.

تحديات الأمان في CRN

الشبكة الراديوية الإدراكية هي مفهوم متطور يهدف بشكل أكثر كفاءة إلى استغلال الطيف الذي يمكن الوصول إليه لاستخدام الشبكات الانتهازية. يزيد نشر شبكات الراديو المعرفية (CRNs) العديد من المخاوف الأمنية والمشكلات المفتوحة. تواجه شبكات الراديو المعرفية كلاً من مسؤوليات الشبكات اللاسلكية النموذجية والتهديدات المتعلقة بوظائفها الداخلية.

شبكات الراديو المعرفية لإنترنت الأشياء

شبكة الراديو الإدراكي هي تقنية ذكية وناشئة للتعامل مع مشاكل ندرة الطيف. تهدف هذه الشبكة إلى الاستفادة من نطاق الطيف غير المشغل بمجرد عدم استخدامه من قبل المستخدم المؤهل. تم إجراء تحقيق واسع منذ بداية هذه التكنولوجيا حيث تم استكشاف تحديات مختلفة على نطاق واسع مثل استشعار الطيف ، وقابلية تطبيق شبكات CR والتعاون بين مستخدمي الراديو الإدراكي. تطبيقات تكنولوجيا CR الجديدة لـ انترنت الأشياء واقتراح الحلول المناسبة للتحديات الفعلية داخل هذه التكنولوجيا سيجعل إنترنت الأشياء أكثر منطقية وقابلية للتطبيق.

تأثير الراديو المعرفي على علم الفلك الراديوي

يتطلب إدخال تقنيات الاتصال الجديدة زيادة كفاءة استخدام الطيف. يعد الراديو المعرفي إحدى التقنيات الجديدة التي تعزز كفاءة الطيف باستخدام طيف تردد غير مشغول للاتصالات. ومع ذلك ، سيزيد الراديو الاستعرافي من كثافة قدرة الإرسال ويسبب زيادة مستوى تداخل الترددات الراديوية (RFI) ، مما قد يؤثر على الخدمات الأخرى وخاصة المستخدمين السلبيين للطيف. في هذه الورقة ، نقدم مبادئ الراديو الاستعرافي ونقدم نموذجًا لتأثيره على علم الفلك الراديوي.

STRS (نظام راديو الاتصالات الفضائية) راديو معرفي

يوفر الراديو المعرّف بالبرمجيات أو SDR أكبر قدرة على دمج القدرة على اتخاذ القرار اللاإرادي كما يسمح بالتطور التدريجي للراديو المعرفي. لذلك ، تؤثر تقنية الراديو الإدراكي هذه على اتصالات ناسا الفضائية في مجالات مختلفة مثل التشغيل البيني واستخدام الطيف وإدارة الموارد الراديوية وعمليات الشبكة فوق مجموعة كبيرة من ظروف التشغيل.

يعتمد الراديو المعرفي لوكالة ناسا على البنية التحتية التي تطورها تقنية STRS (نظام راديو الاتصالات الفضائية) SDR. تصف بنية STRS التقنيات التي يمكنها إخطار المحرك المعرفي فيما يتعلق بمحيط الراديو بحيث يمكن للمحرك المعرفي التعلم بشكل منفصل من التجربة واتخاذ الإجراءات المناسبة لتكييف خصائص تشغيل الراديو وتحسين الأداء.

أنظمة الراديو الإدراكية للطاقة

شجع مفهوم الاتصال المدرك للطاقة اهتمام مجتمع البحث في السنوات الأخيرة لأسباب اقتصادية وبيئية مختلفة. بالنسبة لأنظمة الاتصالات اللاسلكية ، يصبح من الضروري نقل مشكلات تخصيص الموارد من تحسين المقاييس الثابتة مثل الكمون والإنتاجية. على الرغم من أن هذه الأنظمة تقدم طرق استخدام فعالة للطيف وتستخدم تقنيات معقدة جديدة ، خاصة لاستشعار الطيف والمشاركة التي تستخدم طاقة إضافية لتعويض التكاليف العامة وتكاليف التغذية المرتدة.

“مخطط بدء تشغيل المولد الأوتوماتيكي ”

تم تقديم دراسة أدبية لطرق تخصيص الموارد الحالية القائمة على كفاءة استخدام الطاقة للأنظمة الراديوية الإدراكية. لذلك يتم تحليل أداء كفاءة استخدام الطاقة لهذه الأساليب وتقييمه في موازنة الطاقة ، والقناة المجاورة والتداخلات في القناة المشتركة ، وجودة الخدمة ، وأخطاء تقدير القناة ، وما إلى ذلك.

استمع وتحدث CRN مزدوج الاتجاه

يقدم استخدام الراديو ثنائي الاتجاه داخل شبكات الراديو الإدراكي بروتوكولًا جديدًا لمشاركة الطيف للسماح للمستخدمين الثانويين باستشعار الطيف الشاغر والوصول إليه في وقت واحد. يتم تقييم بروتوكول مثل LAT (استمع وتحدث) من خلال كل من التحليل الرياضي ومحاكاة الكمبيوتر مقارنة ببروتوكولات الوصول الأخرى مثل بروتوكول الاستماع قبل الحديث. بالإضافة إلى معالجة الإشارات بناءً على LAT وتخصيص الموارد ، فإنه يناقش طرقًا مثل استشعار الطيف والوصول الديناميكي إلى الطيف. يقترح بروتوكول LAT كنظام وصول مناسب لشبكات CRN لدعم متطلبات جودة الخدمة للتطبيقات ذات الأولوية العالية.

تكيف أنظمة الراديو مع المحرك الإدراكي الهجين

تعد كفاءة الشبكة والاستخدام المناسب لمواردها من المتطلبات الحاسمة لتشغيل الشبكات اللاسلكية على النحو الأمثل. تؤدي الأهداف الراديوية الإدراكية هذه المتطلبات من خلال تطوير أساليب الذكاء الاصطناعي (AI) لجعل كيانًا يعرف باسم المحرك المعرفي.

يطور المحرك المعرفي الوعي فيما يتعلق بالبيئة الراديوية القريبة لتحسين استخدام الموارد الراديوية وتكييف معلمات الإرسال ذات الصلة. هنا ، يُقترح محرك معرفي هجين يستخدم CBR (الاستدلال على أساس الحالة) و DTs (أشجار القرار) لتنفيذ التكيف الراديوي ضمن شبكة لاسلكية متعددة الحاملات. يتم تقليل تعقيد المحرك من خلال استخدام أشجار القرار لتحسين طريقة الفهرسة المستخدمة في استرجاع حالة CBR.

تطبيق الراديو المعرفي لشبكات المركبات المخصصة

يستهدف تطبيق تكنولوجيا الراديو الإدراكي داخل الشبكات المخصصة للمركبات بشكل أساسي تعزيز الاتصالات بين المركبات نفسها ، وبين المركبات والبنية التحتية على جانب الطريق. نظرًا لنهج الوصول الديناميكي إلى الطيف ، تتيح تقنية الراديو الإدراكي استخدامًا أكثر كفاءة للطيف الراديوي. في شبكات المركبات ، لا يزال البحث حول التطبيقات الراديوية المعرفية يتطور ولا توجد العديد من المنصات التجريبية بسبب ترتيباتها المعقدة.

مراقبة طيف الترددات المترية (VHF Spectrum) باستخدام منصة Meraka Cognitive Radio (CR)

يتم استخدام مورد طبيعي مثل طيف التردد اللاسلكي على نطاق واسع من قبل مشغلي الشبكة اللاسلكية لتوفير أنظمة الإرسال أو الاتصالات الراديوية. أدى النقص في طيف الترددات الراديوية إلى تحسين طرق جديدة لتحسين استخدام طيف الترددات الراديوية. لذلك ، تم تطوير MCRP (منصة Meraka Cognitive Radio Platform) مع الإصدار الثاني من أجهزة USRP2 (Universal Serial Radio Peripheral) بالإضافة إلى برنامج GNU Radio.

تقاسم الطيف الانتهازي الموزع في CRN

عندما يكون الطيف الراديوي المرخص غير مستغل ، فإن تقنية الراديو الإدراكي تسمح للأجهزة المعرفية ببساطة بالكشف وبعد ذلك الوصول إلى هذا المورد النادر ديناميكيًا. هنا ، طريقة بسيطة وغريزية وفعالة لكنها قوية تسمح للقنوات الانتهازية داخل الأنظمة الراديوية الإدراكية بطريقة موزعة.

“العداد باستخدام jk الوجه بالتخبط ”

تحقق هذه التقنية المقترحة استخدام طيف عالي للغاية وقيمة صبيب. كما أنه يقلل من التداخل بين محطات القاعدة المعرفية والمستخدمين المرخصين الرئيسيين لاستخدام الطيف. تتفاعل الخوارزمية بسرعة وكفاءة مع الاختلافات داخل معلمات الشبكة وتحقق أيضًا قدرًا كبيرًا من الإنصاف بين محطات القاعدة المعرفية.

تصميم آلية دفاع للتخفيف من هجوم تزوير بيانات استشعار الطيف الترددي داخل الشبكات المخصصة للراديو الإدراكي

تعالج شبكات الراديو الإدراكي مشكلة ندرة الطيف بالسماح ببساطة للمستخدمين غير المرخصين الذين يطلق عليهم المستخدمون الثانويون باستخدام نطاق الطيف غير المستخدم للمستخدم المرخص والذي يسمى المستخدمون الأساسيون دون التسبب في التطفل على المستخدمين الأساسيين. ومع ذلك ، ينتج عن ذلك بعض تحديات السلامة حيث يبلغ المستخدمون الثانويون الضارون عن ملاحظات طيف خاطئة تُعرف باسم هجوم SSDF (تزييف بيانات استشعار الطيف). هنا ، ندرس هجوم SSDF داخل شبكة راديو معرفية مخصصة. لذلك تم دمج مخططات السمعة وقواعد q-out-m لتقليل تأثيرات هجوم SSDF.

نظام صنع القرار التكيفي لشبكات CRN

في الشبكات اللاسلكية الحالية ، أصبحت إدارة موارد الراديو ميزة مهمة بسبب ندرة الطيف بالإضافة إلى عدم تجانس التطبيق. بالنسبة لإدارة الموارد ، يعد الراديو المعرفي (CR) مرشحًا محتملاً للغاية نظرًا لقدرته على تلبية الطلب اللاسلكي المتزايد وتطوير كفاءة الشبكة. تتمثل الوظيفة الرئيسية لعملية إدارة الموارد الراديوية في اتخاذ القرار لأنها تحدد المعلمات الراديوية التي تدير استخدام هذه الموارد.

يُقترح نظام ADMS أو نظام اتخاذ القرار التكيفي لإدارة موارد الراديو لأنواع مختلفة من تطبيقات الشبكة مثل الطوارئ واستهلاك الطاقة ومشاركة الطيف والوسائط المتعددة. يستخدم هذا المخطط خوارزمية جينية مثل أداة التحسين خاصة لاتخاذ القرارات. يتضمن وظائف موضوعية مختلفة لعملية اتخاذ القرار مثل تقليل استهلاك الطاقة ومعدل خطأ الحزمة والتداخل والتأخير. من ناحية أخرى ، يتم تعظيم الكفاءة الطيفية والإنتاجية.

بعض الموضوعات الندوة لشبكة الراديو المعرفية

فيما يلي قائمة ببعض موضوعات الندوات المعرفية لشبكات الراديو.

تم تعريف الشبكة بواسطة برامج التعاون في شبكة الراديو الإدراكي.
التباين وتنقل العقدة لطوبولوجيا الشبكة.
الحفاظ على الخصوصية CRN.
بناء النظام وتجريد البرامج داخل CRN.
استشعار الطيف الترددي الذكي وعمليات التسليم.
تحسين تقنيات استشعار الطيف الترددي.
كشف التتابع وتخصيص الطيف الترددي.
الابتكارات في نماذج سياسة الطيف الترددي.
تصاميم بروتوكولات التوجيه الموفرة للطاقة.
نطاق التردد وترابط انتشار الراديو.
التحسين ضمن تحديد ترحيل متعدد.
التحقق والتحقق من صحة بروتوكول الراديو المعرفي.
نقل بيانات الوسائط المتعددة داخل تطبيقات الرعاية الصحية.
كفاءة تنقل الطيف وتسليمه داخل CRN.
منع التداخل الاستباقي في الوقت الحقيقي.
تكامل شبكة المركبات المخصصة بواسطة CRN.
إدارة الموارد على أساس كفاءة OFDMA-CRN.
طرق محسنة لنقص عرض النطاق الترددي وازدحام الشبكة.
تصميم الراديو المعرفي وبروتوكول التوجيه.
نُهج قرار واختيار الطيف المحسن داخل CRN.
الطرق الذكية التكيفية لتوفير الموارد.
CRN التعاوني مخصص للكتلة بالرغم من تواصل.
التعلم الآلي لشبكة الراديو الإدراكي.
المقصود الحوسبة المعرفية ل الشبكات الذكية .
ذهني علم الروبوتات مخصص للتكنولوجيا المساعدة.
الراديو المعرفي واستشعار الطيف الترددي.
راديو معرفي وتكنولوجيا mmWave مع 5G.
تصميم هوائي MIMO ضخم لـ CRN-5G.
تم تمكين FANET بواسطة Cognitive.
الشبكات المخصصة القائمة على الإدراك.
HetHetNets على أساس المعرفي.
استشعار طيف مزدوج الاتجاه في نطاقات LTE و WLAN.
شبكة راديو معرفية للاتصالات V2V و V2X و D2D.
شبكات الاستشعار الذكية القائمة على CRN.
بروتوكولات التسليم والتوجيه لشبكة الراديو الإدراكي.

وبالتالي ، هذا كل شيء عن قائمة شبكة راديو معرفية مواضيع الندوة. تعد موضوعات ندوات شبكة الراديو المعرفية هذه مفيدة جدًا لطلاب الهندسة في اختيار موضوع ما. إليك سؤال لك ، ما هي الوظائف الرئيسية للراديو الاستعرافي؟