Пользователь в процессе

Пользователь в цикле ( UIL ) относится к идее, что технология (например, сеть) может улучшить целевую производительность за счет привлечения пользователей-людей ( уровень 8 ). Идея может быть применена в различных технологических областях. UIL предполагает, что люди-пользователи сети являются одними из самых умных, но в то же время и самых непредсказуемых элементов этой сети. Кроме того, пользователи-люди часто имеют определенный набор (входных) значений, которые они ощущают (более или менее наблюдают, но также можно вообразить акустическую или тактильную обратную связь: представьте себе, что педаль газа в автомобиле оказывает некоторое сопротивление, как спидомат). Как элементы разумного принятия решений, так и наблюдаемые ценности могут помочь в достижении более широкой цели.

Входные значения предназначены для поощрения/препятствования пользователям-людям вести себя определенным образом, что улучшает общую производительность системы. Один из примеров исторического внедрения, связанного с UIL, появился в электроэнергетических сетях, где потребителям электроэнергии предоставляется диаграмма цен. На этой диаграмме цен различаются значения электроэнергии, например, в зависимости от периодов внепиковой, средней и пиковой нагрузки. Но это разомкнутое управление. UIL фактически обеспечивает управление по замкнутому контуру, т. е. присутствие пользователя В петле. ^{[ объяснить ]} Столкнувшись с неоднородной структурой ценообразования, люди-пользователи реагируют соответствующим изменением своего энергопотребления, что в конечном итоге приводит к общему улучшению доступа к электроэнергии (снижению потребления в часы пик). Недавно UIL был также введен для беспроводной связи (сотовых сетей). ^[1]^[2]

Беспроводные ресурсы, включая полосу пропускания (частоту), становятся все более дефицитными, и хотя текущий спрос на беспроводную сеть в большинстве случаев ниже предложения (потенциальная пропускная способность беспроводных каналов основана на технологических ограничениях), быстрый и экспоненциальный рост спроса Через несколько лет беспроводной доступ станет все более дорогим ресурсом. Хотя обычные технологические ответы на эту перспективу, такие как новые поколения инновационных сотовых систем, более эффективное распределение ресурсов, когнитивное радио и машинное обучение, безусловно, необходимы, похоже, что они игнорируют основной ресурс в системе, а именно пользователей. Пользователей беспроводной связи можно побудить изменить свое «беспроводное поведение», предложив стимулы, например, дифференцированные цены. ^[3] Кроме того, можно использовать растущую заботу об окружающей среде и значительные, но невидимые экологические последствия использования беспроводной связи, чтобы убедить «более экологичных» пользователей изменить свое поведение в беспроводной сети, чтобы уменьшить выбросы углекислого газа .

UIL, используемый в беспроводной связи, называется «умной сетью связи». Его цель – избежать мест с плохой адаптацией канала или чрезмерного использования в часы наибольшей нагрузки .

Обзор

Независимость от различных способов поощрений и наказаний.результат пользовательского блока либопространственная, временная реакция или ее отсутствие вообще.Пространственный UIL означает, что пользователь меняет местоположение на лучшее.(как это обычная практика в сетях Wi-Fi).Временной UIL означает, что спрос исключен в текущий момент времени.(продолжение в другое время, прекращение или выгрузка в проводную сеть дома).Стимул обычно представляет собой полностью динамический тариф.Это формирует спрос пользователей во время перегрузок. Целью UIL является стабилизация спроса на трафик до устойчивого уровня ниже пропускной способности.В сотовых сетях это помогает всегда поддерживать трафик ниже пропускной способности.

Пространственный контроль UIL

Общий вид UIL показан на рисунке.В концепции UIL контроллер предоставляет пользователю необходимую информацию.и поэтому ожидается, что пользователь добровольно изменит свое текущее местоположениеиз пункта А в Б.Текущее качество сигнала в точке А и/или спектральная эффективность там известны контроллеру.Кроме того, среднее качество сигнала и/или спектральная эффективностьизвестны для всех местоположений сети из базы данных предыдущих измерений.После этого сеть предоставляет необходимую информацию.и предлагает пользователю лучшие позиции.Перед перемещением пользователь знает свое в полезности. преимущество между точкой Б и А.Это преимущество утилиты может быть финансовым (скидка на голосовые вызовы).и/или увеличенную скорость передачи данных (оптимальный трафик данных).Сеть предоставляет информациюкуда (в каком направлении и в какое место) двигаться.Прежде чем принять решение,пользователь должен иметь всю необходимую информацию(ставка дисконтирования, увеличение скорости передачи данных, насколько далеко находится следующий шаг улучшения).В конце концов, определенная часть пользователей участвует в переезде.а остальные остаются на месте, включая всех пользователей, которые не могут двигаться, не хотят двигаться,или у вас недостаточно стимулов для движения.Пользовательский блок на рисунке выводит новое местоположение B, если пользователь решит переехать.Эта вероятность зависит от расстояния и заданной стимулирующей полезности.Целевая спектральная эффективность — это минимальная спектральная эффективность, которую должен достичь пользователь.после движения (целевое значение должно быть больше текущего). ^[4]

Временной контроль UIL

Рост спроса на сотовые сети обусловлен политикой фиксированного ценообразования. Это способствует распределению трафика с тяжелыми хвостами и приводит к неограниченному увеличению спроса. В настоящее время ценовая политика начинает меняться в связи с неограниченным ростом спроса.Со временем некоторые операторы начали взимать фиксированную ставку с верхним пределом. но это временное решение.Более сложное решение, ценообразование на основе использования,предлагается в литературе, но сам по себе он не решает проблему заторов в часы пик.Еще один шаг вперед в UIL , предлагается полностью динамическое ценообразование на основе использования. ^[3]Эта динамическая цена отображается на пользовательском терминале (UT).чтобы пользователь мог решить использовать или не использовать эту услугу. Основная идея очень ясна: при повышении цены сеанса пользователь будет генерировать меньше трафика.В результате метод ценообразования изменит поведение пользователей и трафик как в тарифах на электроэнергию и приложениях интеллектуальных сетейи даже лучше, чем там, из-за немедленной обратной связи и задержки порядка секунд,что позволяет лучше реагировать и тренироваться.

Преимущества

Приложения «пользователь в цикле» возможны во всех областях, где потребляются ограниченные ресурсы.и где необходимо избегать негативного воздействия на общество или окружающую среду, например,чрезмерное потребление энергии и ископаемого топлива.

Причины использования UIL разнообразны.В беспроводной связи растет проблема сувеличение скорости передачи данных в ближайшие 10 лет. ^[5]^[6]^[7]^[8]Смартфоны и ключи для ноутбуков продолжат увеличивать трафик на 100% в год -тенденция наблюдается уже в последние 5 лет.Традиционный подход к увеличению пропускной способности для пропуска всего трафика.станет сложнее, чем 4G, 5G и далееникогда не сможет удовлетворить спрос при таких темпах роста. ^[9]Потребление энергии и экологичность также становятся все более важными в будущем.Какое бы увеличение мощности ни обеспечила технология,скоро будет съеден еще более быстрым ростом трафика.Новые подходы требуют затрат еще больше денег и энергии, например, на пико- и фемтосоты.Подход UIL является ортогональным и не требует дополнительных капитальных вложений и мощности. ^{[ объяснить ]}. UIL способен существенно повысить спектральную эффективность. ^[2]

Стимулы

Интерфейс между контроллером UIL и ящиком пользователя состоит из информации и стимулов.Информация — это просто знание того, что изменение результатов пользователя будет полезным (для системы, сообщества, общества).Однако в большинстве случаев может потребоваться дополнительный стимул, чтобы заставить пользователя действительно изменить свое поведение по умолчанию.потому что альтруизм недостаточно широк, и в свободных обществах люди склонны предпочитать эгоистичные стратегии (см. теорию игр ).Эта дилемма называется Трагедией общего пользования . Поэтому разумно принять модель homo Economicus , основанную на максимизации полезности в первом порядке, и homo reciprocans только для эффектов второго порядка.

Стимулы могут заключаться в финансовых аспектах (более низкая стоимость использования) или других выгодных бонусах, которые могут быть конвертированы в деньги или нет.Примером могут служить мили программы для часто летающих пассажиров за каждое пространственное перемещение, выполняемое пользователем.Еще одним преимуществом беспроводной сети является предоставление пользователю более высокой скорости передачи данных , но только для соответствующего пользователя.Отрицательные стимулы также возможны в виде наказаний, но психология подсказывает, что положительные стимулы работают лучше. ), может быть введен штраф В случае, если использование системы не соответствует общей цели в текущий момент времени или в текущем месте (час пик, ситуация перегрузки, плохая адаптация канала , чтобы удержать пользователя от использования системы в таких обстоятельствах. Вместо этого в лучшем месте или в лучшее время суток использование можно будет использовать без штрафов.

Примеры приложений

Мотивация пользователей выполнять свои действия в другом месте (например, в направлении мест с лучшей спектральной эффективностью в беспроводной сотовой сети). ^[1]^[2]^[4]
Убеждать пользователей совершать определенное действие не в это время (в часы пик), а в более подходящее время. ^[1]^[3]
Реакция спроса в интеллектуальной сети
Управление поведением пользователей для достижения положительной цели
мощность/спрос, также известная как балансировка нагрузки
Использование коммунальных услуг: электричество, газ, вода
киберфизические системы при аварийной эвакуации из инфраструктурных зданий ^[10]
проектирование безопасных систем ^[11]
использование ископаемого топлива для транспорта, отопления, промышленности
быстрое динамическое ценообразование любого типа
пример мобильного дисплея здесь ^[4]
Пользовательский интерфейс с помощью монитора расхода топлива, как показано на расходе топлива в автомобилях.

Зеленый аспект

В общем, UIL позволяет контролировать цель, которая является более экологичной, чем если бы пользователь действовал бесконтрольно. Этой целью может быть потребление энергии, потребление ископаемого топлива, потребление продуктов питания или даже более мягкие цели, такие как социальное поведение. можно было изменить правила (выигрыши) Это похоже на то, как если бы в теории игр , чтобы результат выглядел более кооперативным.

Зеленый аспект беспроводной сети заключается в следующем. Энергия, потребляемая беспроводной инфраструктурой, такой как базовые станции и центры коммутации, в настоящее время уже составляет 0,5% мирового потребления электроэнергии и, следовательно, выбросов углекислого газа. Если объединить современные данные, то углеродный след составит 34 г CO ₂ (или 17 дм3). ³) за 1 МБ передаваемых данных. Мы можем назвать это текущим зеленым индексом беспроводной сотовой связи. Один бит соответствует 5,8×10. ¹⁶ молекул CO ₂ – это удельная битовая эмиссия. Беспроводные сотовые сети потребляют 0,5% мирового объема электроэнергии, что в 2010 году составляет примерно 20 ПВтч. Среднемесячный беспроводной трафик сотовой связи составляет 240×10. ¹⁵ байт, что в 2010 году составляет всего 2880 ПБ. Тогда энергия на байт может быть найдена как 0,0347×10. ⁻⁶ кВтч и равен 0,125 Дж. Если электроэнергию получают из угля, то _{975 г CO 2} на 1 кВтч энергии возникает . Тогда на один байт беспроводных данных возникает 0,0338325 мг CO ₂ , что примерно равно 34 г CO ₂ на 1 МБ. ^[3]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Шенен, Райнер и Яникомероглу, Халим (2014). Пользователь в процессе: формирование пространственного и временного спроса для устойчивых беспроводных сетей. Журнал IEEE Communications, февраль 2014 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Шенен, Райнер; Яникомероглу, Халим; Уок, Бернхард Х. (май 2011 г.). «Пользователь в процессе: пользователи, осведомленные о мобильности, существенно повышают спектральную эффективность сотовых систем OFDMA». Коммуникационные письма IEEE . 15 (5): 488–490. дои : 10.1109/LCOMM.2011.042511.102057 . ISSN 1089-7798 . S2CID 6162606 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Шенен, Райнер и Булу, Гурхан и Миртахери, Амир и Яникомероглу, Халим (2011). «Зеленые» коммуникации посредством формирования спроса и оперативного контроля на основе тарифов. Материалы онлайн-конференции IEEE по зеленым коммуникациям 2011 г. (IEEE GreenCom'11). ISSN 1531-3018 . ISBN 978-1-4244-9519-1 . 2011 год
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Шенен, Райнер. При увеличении спектральной эффективности более чем на 100% пользователем в контуре управления. Материалы 16-й Азиатско-Тихоокеанской конференции по коммуникациям (APCC). октябрь 2010 г.
^ Отчет форума UMTS 44. Прогнозы мобильного трафика на 2010–2020 годы. http://www.umts-forum.org/
^ Cisco Systems Inc., Индекс визуальных сетей Cisco: обновление глобального прогноза мобильного трафика данных, 2010–2015 гг. 1 февраля 2011 г.
^ Sandvine Inc., Отчет о явлениях мобильного Интернета, 2010 г. Белая книга. 2010.
^ Rysavy Inc., Ограничения пропускной способности мобильного широкополосного доступа и необходимость оптимизации. Белая книга. Февраль 2010.
^ Долер, М., и Хит, Р.В., и Лозано, А., и Пападиас, CB, и Валенсуэла, Р.А., Уровень PHY мертв?, Журнал IEEE Communications Magazine, апрель 2011 г., том 49, номер 4, страницы 159-165
^ Думитреску, К. (2015). «О проектировании абонентского канала. С применением аварийного выхода». arXiv : 1508.03204 [ cs.CY ].
^ Крейнор, Лорри Фейт (2008). «Основы рассуждений о человеке в цикле» (PDF) . Usenix.org . Материалы семинара «Юзабилити, психология и безопасность 2008».

[CM-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Шенен, Райнер и Яникомероглу, Халим (2014). Пользователь в процессе: формирование пространственного и временного спроса для устойчивых беспроводных сетей. Журнал IEEE Communications, февраль 2014 г.

[CL-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Шенен, Райнер; Яникомероглу, Халим; Уок, Бернхард Х. (май 2011 г.). «Пользователь в процессе: пользователи, осведомленные о мобильности, существенно повышают спектральную эффективность сотовых систем OFDMA». Коммуникационные письма IEEE . 15 (5): 488–490. дои : 10.1109/LCOMM.2011.042511.102057 . ISSN 1089-7798 . S2CID 6162606 .

[GC-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Шенен, Райнер и Булу, Гурхан и Миртахери, Амир и Яникомероглу, Халим (2011). «Зеленые» коммуникации посредством формирования спроса и оперативного контроля на основе тарифов. Материалы онлайн-конференции IEEE по зеленым коммуникациям 2011 г. (IEEE GreenCom'11). ISSN 1531-3018 . ISBN 978-1-4244-9519-1 . 2011 год

[APCC-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с Шенен, Райнер. При увеличении спектральной эффективности более чем на 100% пользователем в контуре управления. Материалы 16-й Азиатско-Тихоокеанской конференции по коммуникациям (APCC). октябрь 2010 г.

[UMTSForumReport44-5] Отчет форума UMTS 44. Прогнозы мобильного трафика на 2010–2020 годы. http://www.umts-forum.org/

[CiscoMobileData2015a-6] Cisco Systems Inc., Индекс визуальных сетей Cisco: обновление глобального прогноза мобильного трафика данных, 2010–2015 гг. 1 февраля 2011 г.

[Sandvine2010MobileInternet-7] Sandvine Inc., Отчет о явлениях мобильного Интернета, 2010 г. Белая книга. 2010.

[Rysavy2010MobileInternet-8] Rysavy Inc., Ограничения пропускной способности мобильного широкополосного доступа и необходимость оптимизации. Белая книга. Февраль 2010.

[Heath11phydead-9] Долер, М., и Хит, Р.В., и Лозано, А., и Пападиас, CB, и Валенсуэла, Р.А., Уровень PHY мертв?, Журнал IEEE Communications Magazine, апрель 2011 г., том 49, номер 4, страницы 159-165

[10] Думитреску, К. (2015). «О проектировании абонентского канала. С применением аварийного выхода». arXiv : 1508.03204 [ cs.CY ].

[11] Крейнор, Лорри Фейт (2008). «Основы рассуждений о человеке в цикле» (PDF) . Usenix.org . Материалы семинара «Юзабилити, психология и безопасность 2008».

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]