Pašlaik neeksistē darboties spējīgs kognitīvā radio (CR) modelis. Tā izveidošanai ir nepieciešami apmēram 10. gadi. No Mitolas CR definīcijas seko, ka šis skaitļošanas modelis uzkrāj informāciju pats par sevi, papildina savu iekšējo datu bāzi par to ko drīkst darīt un ko nē. Būtībā, tā ir sarežģīta intelektuāla sistēma, kas apveltīta ar lēmumu pieņemšanas algoritmiem. Lai CR varētu uzzināt sev svarīgu informāciju un ieslēgt vajadzīgo servisa līmeni, tam ir nepieciešams arī daudz lielāks devēju skaits kā parastajam mūsdienu radio. Lai vairākas šādas sarežģītas sistēmas spētu savā starpā komunicēt (sazināties) un apmainīties ar nepieciešamo informāciju, tām ir jārunā vienā ?valodā?, kas būtībā ir noteikti matemātiski algoritmi. Tāpēc viens no nākošās paaudzes komunikāciju programmas DARPA XG izpētes objektiem ir fiksētu, noteikta veida CR darbības algoritmu izstrāde. Raksta autors ziņo, ka šādi algoritmi dinamiskajai spektra piekļuvei (DSA) jau ir radīti. Tas savukārt nozīmē, ka šie ?gudrie? radio būs multiplikatīvi, jeb atkārtojami, to savstarpējā darbībā neradīsies konflikti par lēmuma pieņemšanu, kā tas dažkārt mēdz būt cilvēku sabiedrībā. Labs piemērs ir Latvijas partijas, kuras nekad nenonāk pie vienota lēmuma un stratēģijas, jo katra runā ?savā? valodā. ASV Federālās komisijas ziņojumi liecina par faktisku CR standartizācijas uzsākšanas procesu, kas pēc būtības nosaka to, ka spektra izmantošana nākotnē notiks pēc vienas sistēmas. Šāda pieeja garantē arī iespējamo traucējumu novēršanu ēterā.
CR darbības modelis un uzbūves arhitektūra.
Sakot pāris vārdos, CR var nosaukt par bezvadu tīklu tehnoloģiju, kas spēj adaptēties pie apkārtējās vides. Vadoties no šī apsvēruma šādai iekārtai var definēt arī nepieciešamo darbības modeli. Tā pamatu veido kognitīvais cikls, kas sastāv no trīs posmiem: spektra detektēšanas, spektra analīzes un lēmuma pieņemšanas. Raksta autors piedāvā šo ciklu realizēt ar darbības algoritmu, kas sadalīts divās daļās pēc notiekošo DSA procesu fizikālās būtības: endogēnajos, jeb tādos, kam ir iekšējs cēlonis un eksogēnos, jeb tādos, kam ir ārējs cēlonis. Tas ļauj vienkāršot un loģiski sakārtot kognitīvo ciklu, kā arī atvieglo nepieciešamo CR darbības programmas izstrādi kopumā. Par notiekošajiem procesiem atbild attiecīgi kontrolieri: SSR ? system strategy reasoner un PCR ? policy conformance reasoner. Attēlā ir parādīts, ka cikla beigās sistēma spēj adaptējas pie konkrētas elektromagnētiskās situācijas apkārtējā vidē.
Endogēno un eksogēno procesu kontroles cikls CR sistēmās.
Endogēno un eksogēno procesu kontroles mehānisms ir sarežģīts un ļoti komplicēts, jo sistēma taču ir intelektuāla un pati pieņem lēmumus. Daudzi procesi notiek vienlaicīgi, rezultāts ir atkarīgs no dažādām mijiedarbībām, turklāt lēmumu pieņemšanai ir jābūt pietiekoši ātrai. Attēlā var redzēt, kādas iedarbības ir jāņem vērā. Ārējā, eksogēnā iedarbība uz sistēmu, pirmkārt ir pats tās lietotājs ar savām specifiskajām vajadzībām, kuras CR ir jāņem vērā. Pašu informācijas pārraides procesu būtiski ietekmē gan interferences traucējumi spektrā, gan starpkanālu interference, sakaru tīklā ir arī noteikti (standartizēti) diapazonu sākumi un beigas, kur vēl drīkst un kur vairs nedrīkst strādāt. Spēja analizēt informāciju no apkārtējās pieprasa lielu skaitļošanas jaudu no mikroprocesora. Vēl grūtāk ir realizēt praksē lēmumu pieņemšanas procesu. Vides uztveri nodrošina atgriezeniskā saite uz endogeno procesu kontrolieri. Šeit glabājas informācija par pieejamo frekvenču diapazonu, IP portiem, informācijas kodēšanas un kļūdu korekcijas stratēģiju, pārraidei vispiemērotāko, tā saucamo viļņu formas izvēli, enerģijas taupības menedžmentu un citiem lielumiem. Kopumā sistēmai ir jādarbojas kā vienotam organismam un nākotnē vēl ir jāatrod risinājumi daudzām problēmām. Autors piedāvā tikai vien no iespējamiem variantiem. Tikai nākotne parādīs, kurš no vadības mehānismiem vislabāk varēs nodrošināt kognitīvo ciklu.
Kognitīvā radio efektivitātes novērtējums.
Aizvien lielāks skaits radio funkciju, kas tiek realizētas ar tehniskiem līdzekļiem, nākotnē tiks nodrošinātas ar programmnodrošinājumu. Piemēram, Software Defined Radio (SDR) darbības princips ir tāds, ka viens vienīgs platjoslas uztvērējs ?noķer? neatšifrējot un nedetektējot jebkuru radiosignālu. Ātrs analogais ? ciparu signāla pārveidotājs (ACP) uzreiz konvertē visu to bitu plūsmā, bet jaudīgs dators ar speciālu programmnodrošinājumu noskaidro, kas tad īsti bija noķerts: Wi - Fi, kādas īsviļņu stacijas signāls vai mobilais telefons. Pašlaik vairums radio sakaru aparatūras ražotāju paļaujas signālu dekodēšanā uz aparatūras, jeb ?dzelžu? nodrošinājuma. Labai aparatūrai ir nepieciešams liels skaits komponenšu. Tomēr pēdējie elektronikas sasniegumi liecina par to, ka ACP ražošanas jomā (īpaši jau ASV) ir noticis liels apvērsums un pasaule var sākt atteikties no dekodēšanas realizācijas aparatūras veidā. Pirmā, protams, šādas iekārtas jau izmanto armija. Prognoze ir tāda, ka masveidā SDR iekārtas parādīsies pārdošanā tuvākajos 5. gados. Nākošais etaps ir kognitīvais radio, kas arī izmanto savā darbībā SDR principus. Samazinoties komponenšu daudzumam, samazinās arī izmaksas. Tomēr labs programmnodrošinājums gādā par to, ka sistēmas veiktspēja kopumā kļūst lielāka. CR efektivitāti salīdzinot ar parasto, konvencionālo radio parāda grafiks attēlā. Acīm redzama ir CR priekšrocība. Masveida produkcija, kad ir apgūti ražošanas procesi, strauji kļūst lēta un pieejama visiem.
CR adaptācijas nosacījumi WNaN.
Nākošās paaudzes bezvadu tīklu programmu Wireless Network after next (WNaN) ieviesa DARPA balstoties uz dinamisko spektra piekļuvi (DSA) kā fundamentālu tā darbības principu. Nenoliedzami, ka nākotnē pakāpeniski lietotāja un dažādu iekārtu mijiedarbība kļūs vienkāršāka. Perspektīvā pateicoties kognitīvajam radio (CR), mobilais komunikators, jeb skaitļotājs un automašīna izmantos gan Bluetooth, gan IEEE802.11, kā arī mobilo sakaru tīklus no 1G līdz 3G vadoties pēc lietotāja prasībām konkrētajā brīdī. Šobrīd mobilo telefonu operatori visiem spēkiem cīnās par to, lai nodrošinātu trešās paaudzes bezvadu sistēmu rentabilitāti, bet rodas aizvien jaunas tehnoloģijas: 4G vai pat 5G. Nākotnē CR varēs izvēlēties lietotājam visizdevīgāko variantu, ņemot vērā visas šo tīklu priekšrocības un ierobežojumus un adaptēties pie tā. Prezentācijā ir minētas divas pamatprasības, lai kaut kas tāds kļūtu iespējams. Tabulā ir apkopoti eksistējošo bezvadu tīklu standartu galvenie tehniskie parametri ? var redzēt cik tie ir dažādi un cik daudz vēl jāizdara, lai WNaN kļūtu par universālu tīkla standartu. CR praktiskā jēga pirmkārt jau slēpjas tajā apstāklī, ka varēs saprātīgā veidā formēt pieejamo datu apmaiņas trafiku. Operatori cer, ka 3G un 4G tīkli tiem nesīs ievērojamu peļņu, bet patiesībā viņi konkurē par trafiku ar lokālo tīklu. Principā CR tehnoloģija nodod visu varu pašam lietotājam ? viņš varēs ātri izvēlēties sev ātrāko un lētāko variantu. Vairums lietotāju, tātad mēs, šobrīd nesaņemam saprātīgu palīdzību trafika formēšanā, kas ļautu izvēlēties par ko un kam maksāt kad un kur. Vienkāršs lietotājs faktiski vairs nav spējīgs tikt skaidrībā sarežģītajā tarifu struktūrā, kas pastāvīgi mainās. Cilvēks tāpēc parasti izdara savu izvēli vienreiz un operatoru maiņa būtībā tāda ilūzija vien ir, ka būs lētāk vai labāk. Mēs maksājam par gudri un viltīgi izveidotu reklāmas marketingu. CR, kas vada jūsu mobilo iekārtu, piemēram var pārslēgties uz lokālo tīklu, kad tas iespējams un dinamiski saņemt informāciju par iespējamām konfigurācijas iespējām vairākos tīklos. Ar laiku CR var kļūt par tādu kā ?aktīvo aģentu?, kura rīcībā būs visas adaptācijas funkcijas, plus integrācija bezvadu tīklos, lai darbotos lietotāja interesēs, nevis kaut kāda noteikta tīkla operatora ar viņa n- to tarifu plānu, kura jēga ir savākt pēc iespējas vairāk jūsu naudu. Laikmets, kad viss tika darīts ar roku aiziet pagātnē un sākas jauna visur pieejama automatizētās vadības ēra pamatojoties uz mērījumiem , ko veiks pats radio. Atklātais frekvenču spektrs tad kļūs par ikdienišķu lietu.
Sakaru tīkla blīvuma palielināšanas iespējas.
Mūsdienu pasaulē eksistē dažādi mobilo sakaru protokoli, piemēram GSM, Wi ?Fi, WiMAX, GPS un katram ir nepieciešams savs programmnodrošinājums un tātad arī atsevišķa iekārta. CR faktiski ir vienota mobilā iekārta visiem sakaru veidiem. Tas tiks galā arī ar dažādiem valstu standartiem. Citiem vārdiem sakot, šāda tehnoloģija ļaus mobilo sakaru lietotājam nedomāt par pāreju no viena standarta uz citu un grūtībām, ka šim mērķim vajadzīgas vairākas iekārtas. CR ļaus analizēt noteiktā punktā visus sakaru protokolus, noskaņojot iekārtu savām vajadzībām. Par kritēriju var kļūt gan maksa par pakalpojumu, gan tā kvalitāte. Ar katru dienu kļūst acīm redzamāks, ka ?pastāvīgā? pieeja, ko sola bezvadu tīklu operatori datu pakešu pārraidei, tādas kā General Packet Radio Service (GPRS), - ir mīts, vai labākajā gadījumā fantastika, kuras pamatā gan ir reāli notikumi. Laboratorijas apstākļos varbūt viss ir kārtībā, bet reālajā dzīvē dažādu faktoru ietekmē savienojums pārtrūkst, galvenokārt tīklu noslodzes dēļ un protams telefonu atšķirīgā programmnodrošinājuma dēļ, kā arī sakaru pārtraukumu dēļ tuneļos un zem tiltiem. Piemēram, Jaunā gadā sagaidīšana mobilo sakaru operatoriem visā pasaulē kļūst par sistēmas testēšanu. Sakari tad faktiski tiek paralizēti. Arī masu pasākumos: koncertos un izstādēs rodas līdzīga rakstura problēmas. Sakaru uzturēšana jebkurā punktā ir atkarīga no ļoti daudziem apstākļiem. Vairums operatoru, kas nodrošina GSM sakarus, GPRS pakalpojumus piedāvā visur. Viss ir jauki, ja ir liels cilvēki blīvums, piemēram pilsētās, bet laukos, kur govis un aitas ir vairāk kā mobilo sakaru lietotāju, teritorijas pārklājums ir tāls sapnis. Ir arī citas problēmas. Lai pārraidītu datus no mobilā datora uz mājas iekārtu, attālumu vislabāk ir mērīt nevis kilometros, bet ar maršrutizātoru skaitu: jo tālāk jūs būsiet no mājām jo vairāk maršrutizātoru būs ceļā jūsu informācijai. Vairums lietotāju protams samierināsies ar GPRS pieejas problēmām, bet darīs to tik ilgi, kamēr nespēs kontrolēt izdevumus par tarifu plāniem, kas paredz pastāvīgu maksu. Būtībā tas ar ir pats fantastiskākais, ko stāsta par GPRS. Ritot laikam, izdosies sagaidīt daudz perspektīvākas un interesantākas mobilās tehnoloģijas. Kā zināms dažādu standartu krustošanās var izsaukt interferenci, pasliktinot sakaru kvalitāti, bet CR tiks galā arī ar to.
