自主通信/论文集Autonomic Communication pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Smirnov, Michael

出品人:

页数:278

译者:

出版时间:2005-8

价格:711.90元

装帧:

isbn号码:9783540274179

丛书系列:

图书标签:

自主通信
自组织网络
分布式系统
无线通信
网络协议
人工智能
机器学习
边缘计算
网络安全
通信网络

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具体描述

《自律之径：构建智能与协同的未来通信》引言在信息爆炸的时代，通信网络已成为维系社会运转的动脉，其复杂性与日俱增。从支撑日常生活的信息传递，到驱动科研前沿的计算共享，再到保障国家安全的关键基础设施，通信的稳定、高效与自主运行变得前所未有地重要。传统的通信系统在面对海量数据、动态环境以及日益复杂的攻击时，往往显得力不从心。工程师们需要一种全新的思维方式，来设计能够自我感知、自我决策、自我适应并自我修复的通信网络。正是在这样的背景下，“自律通信”这一概念应运而生，并逐渐成为通信领域的前沿研究方向。本书《自律通信/论文集Autonomic Communication》并非仅仅对现有通信技术进行罗列或浅尝辄止的介绍。它深入探究的是通信系统内在的“生命力”——即系统自身具备的，在没有人为干预的情况下，对内外部环境变化做出智能响应，并自主优化自身行为以达成整体最优目标的能力。这种能力，我们称之为“自律”。自律通信的核心在于赋予通信网络一种近似于生物体或高级智能体的“自主性”，使其能够像一个训练有素的团队，在复杂的战场上自主协调、应对危机、协同作战，而无需一个中央指挥官事无巨细的指令。核心理念：自律通信的四大支柱自律通信并非一个孤立的概念，它建立在一系列相互关联的核心理念之上，并由此构建起四大支柱，支撑起整个理论框架。自感知 (Self-Awareness): 这是自律通信的基石。一个自律通信系统必须能够“知道”自己在做什么，它所处的环境是什么样的，并且能够准确地评估自身的运行状态。这包括但不限于：对网络拓扑的实时掌握，对链路质量（如延迟、丢包率、带宽）的精细测量，对用户需求（如服务类型、流量模式）的理解，对网络资源的（如计算、存储、能源）的清晰认知，以及对潜在威胁（如攻击、故障）的警觉。自感知是系统进行后续决策和行动的前提，没有充分的感知，一切的“自律”都将是盲目的。例如，在无线网络中，自感知意味着节点能够检测到信号强度、干扰水平以及信道状况，并据此调整其传输功率或调制方案。在数据中心网络中，自感知则要求系统能够监控服务器的负载、存储的可用性以及网络流量的瓶颈。自配置 (Self-Configuration): 在充分感知的基础上，自律通信系统需要能够根据感知到的信息，自主地调整其自身的配置参数，以优化性能或适应变化。这就像一个精明的操作员，能够根据系统当前的状态和需求，自动调整各种设置，而无需人工逐个修改。例如，当检测到某个网络链路拥塞时，自配置功能可以自动 reroute 流量，或者动态调整 QoS（服务质量）参数，确保关键业务的流畅。在部署新设备时，自配置能够自动完成IP地址分配、路由信息更新等繁琐工作，极大地简化了网络管理。这种能力对于大规模、分布式、动态变化的通信网络至关重要，例如物联网、5G/6G网络以及软件定义网络（SDN）等。自优化 (Self-Optimization): 自优化是自律通信追求的目标。它不仅仅是简单地做出调整，而是要主动地寻求当前运行状态的最优解。这意味着系统会持续地监控其性能指标，并根据预设的性能目标（如吞吐量最大化、延迟最小化、能耗最低化、安全性最高化），不断地调整配置和策略，以达成或逼近最优状态。例如，一个自优化的无线基站可以根据实时用户分布和信道条件，动态调整其覆盖范围和资源分配策略，以提供最佳的服务。在智能交通系统中，自优化能够根据实时车流量和道路状况，动态调整信号灯配时，从而减少拥堵，提高通行效率。这种能力使得通信系统能够从被动响应转变为主动出击，不断挖掘性能潜力。自修复 (Self-Healing): 在通信网络如此复杂且易受损的环境下，故障是不可避免的。自修复是自律通信的另一项关键能力，它能够使系统在检测到故障后，自动地隔离故障点，并快速地恢复服务，甚至在某些情况下，在用户无感知的情况下完成修复。这就像一个具备自我诊断和快速止血能力的生物体，能够应对突发的损伤。例如，当一条光缆中断时，自修复机制能够迅速检测到连接中断，并自动启用备用链路，或者重新规划路由，确保通信业务的连续性。当某个节点发生软件错误时，自修复能够尝试重启该节点，或者将其隔离，防止故障蔓延。这种能力对于提升通信系统的可靠性和可用性至关重要。技术实现：构建自律通信的“引擎” 要实现上述四大支柱，需要在底层技术层面进行深入的探索和创新。本书深入剖析了支撑自律通信的各项关键技术，它们共同构成了自律通信的“引擎”。人工智能与机器学习 (AI/ML): AI/ML是赋能自律通信的核心驱动力。通过机器学习算法，通信系统能够从海量数据中学习模式，预测未来的网络行为，并做出智能决策。例如，强化学习可以用于动态资源分配和路由选择，监督学习可以用于故障预测和异常检测，无监督学习可以用于网络流量模式的识别。AI/ML使得通信系统能够具备“学习”和“推理”的能力，从而实现更深层次的自主性。软件定义网络 (SDN) 与网络功能虚拟化 (NFV): SDN将网络的控制平面与数据平面分离，使得网络的控制更加集中和灵活，为自律通信提供了实现平台。NFV则将网络功能从专用的硬件设备解耦出来，以软件的形式运行在通用服务器上，极大地增强了网络的弹性、可伸缩性和可编程性。SDN和NFV的结合，为实现网络的自配置、自优化提供了强大的支持，使得网络可以像软件一样被动态地管理和部署。分布式协同与博弈论: 在大型、分布式的通信网络中，单个节点的决策会影响到其他节点，而整体的性能依赖于所有节点的协同。分布式协同技术，结合博弈论的原理，可以设计出鼓励节点为了共同利益而采取最优行为的策略。这使得网络能够在没有中央控制器的情况下，实现全局的性能优化。例如，在蜂窝网络中，多个基站可以通过协同技术，动态地调整其覆盖区域，以减少用户切换的次数，提高网络效率。大数据分析与时序数据处理: 自律通信系统产生海量的数据，包括性能指标、日志信息、流量统计等。对这些大数据进行高效的收集、存储、分析和挖掘，是实现自感知和自优化的关键。特别是对时序数据的处理，能够帮助系统捕捉网络状态随时间变化的规律，预测未来的趋势，并及时做出响应。边缘计算与雾计算: 将计算能力推向网络的边缘，靠近数据源，可以降低延迟，减少对中心化服务器的依赖，并提高系统的响应速度。边缘计算和雾计算的引入，使得更多的自律决策可以在本地完成，增强了网络的鲁棒性和效率，特别是在处理对实时性要求极高的应用场景时，如自动驾驶、工业自动化等。区块链技术: 区块链的去中心化、不可篡改和透明的特性，可以用于增强通信网络的安全性、可信度和管理效率。例如，利用区块链可以实现安全的身份认证、账单管理以及去中心化的网络资源分配。应用场景：自律通信的无限可能自律通信的理念并非空中楼阁，它拥有广阔的应用前景，能够为众多关键领域带来颠覆性的变革。下一代移动通信 (5G/6G): 5G和未来的6G网络将面临空前的连接密度、海量数据和多样化的业务需求。自律通信将是实现这些网络高效、可靠运行的必由之路，能够实现网络的动态切片、智能资源调度、以及端到端的自动化管理，从而为AR/VR、自动驾驶、远程医疗等新兴应用提供强大的支撑。物联网 (IoT): 物联网设备数量庞大，种类繁多，网络环境复杂多变。自律通信能够帮助物联网设备实现低功耗、高可靠的连接，自主地感知环境变化并做出响应，实现大规模设备的智能协同，例如智能家居、智慧城市、工业物联网等。智能交通系统 (ITS): 自动驾驶汽车的普及，需要一个能够实时感知道路状况、车辆信息、行人动态，并进行快速决策和协同通信的网络。自律通信将是构建安全、高效、可靠的智能交通系统的关键技术，能够实现车辆间的通信（V2V）、车辆与基础设施间的通信（V2I），以及车辆与网络间的通信（V2N）。数据中心网络: 数据中心是信息处理的核心，其网络需要具备极高的吞吐量、极低的延迟和极强的可伸缩性。自律通信能够实现数据中心网络的高效资源管理、流量调度和故障自愈，从而保证业务的稳定运行。工业自动化与智能制造: 工业场景对通信的实时性、可靠性和安全性要求极高。自律通信能够实现生产线上设备的实时监控、远程控制和故障诊断，提升生产效率和自动化水平。国家安全与军事通信: 在复杂多变的战场环境中，通信系统的自主性、鲁棒性和抗干扰能力至关重要。自律通信能够帮助军事通信系统实现自主组网、动态适应战场环境变化、以及快速响应敌方威胁，确保通信的畅通无阻。结论《自律通信/论文集Autonomic Communication》旨在为读者呈现一个全面而深刻的自律通信图景。它不仅仅是技术方法的汇聚，更是对通信系统未来发展方向的一种前瞻性思考。本书的目标是激发研究者、工程师和政策制定者对这一颠覆性技术的深入探讨，共同推动自律通信理论的完善和技术的落地，最终构建一个更加智能、更加协同、更加可靠的通信世界，为人类社会的进步与发展注入新的活力。这是一场关于通信“智慧”的探索，一场关于“自主”的实践，一场为了更美好通信未来的不懈追求。