Аналіз мереж безпроводового зв’язку 6G з підтримкою ШІ та науки про дані

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023050059

Ключові слова:

мережа 6G, AI, штучний інтелект, ШІ, великі дані, мережева безпека, наука про дані

Анотація

Існуючі мережі, такі як 4G і майбутні мережі 5G, можуть виявитися нездатними повністю впоратися з швидко зростаючими навантаженнями трафіку через поширення «розумних» інфраструктур і вибух різноманітних застосувань з різними потребами. Як наслідок, у дослідженнях мереж 6G вже беруть участь як приватний сектор, так і академічна спільнота. Нещодавно з’явилася інноваційна парадигма стосовно інтелектуального проектування та оптимізації мереж 6G, яка заснована на поєднанні штучного інтелекту (ШІ) (artificial intelligence, AI) та науки про дані DS (data science). Тому в цій статті пропонується архітектура на основі ШІ для мереж 6G, яка поділяється на чотири рівні: інтелектуальне зондування, аналіз даних, інтелектуальне управління та інтелектуальне застосування, з метою реалізації виявлення закономірностей, інтелектуального управління ресурсами, автоматичного налаштування мережі та інтелектуального надання послуг. Також розглянуто застосування методів науки про дані та штучного інтелекту (DS&AI) в мережах 6G, таких як мобільні периферійні обчислення з використанням ШІ, інтелектуальна мобільність і інтелектуальне управління спектром, а також як впровадити ці методи для максимізації продуктивності мережі. Приведено ключові сфери для майбутніх досліджень і роз’яснення щодо мереж 6G зі штучним інтелектом, разом з обчислювальною ефективністю, стійкістю алгоритмів, розробкою апаратного забезпечення та управління енергоспоживанням.

Посилання

L. Ismail, R. Buyya, “Artificial intelligence applications and self-learning 6G networks for smart cities digital ecosystems: Taxonomy, challenges, and future directions,” Sensors, vol. 22, no. 15, p. 5750, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/s22155750.

J. Pang et al., “A new 5G radio evolution towards 5G-Advanced,” Sci. China Inf. Sci., vol. 65, no. 9, p. 191301, 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s11432-021-3470-1.

V. A. Patel, P. Bhattacharya, S. Tanwar, N. K. Jadav, R. Gupta, “BFLEdge: Blockchain based federated edge learning scheme in V2X underlying 6G communications,” in 2022 12th International Conference on Cloud Computing, Data Science & Engineering (Confluence), 2022, pp. 146–152, doi: https://doi.org/10.1109/Confluence52989.2022.9734213.

V. S. Prakash, N. Bharathiraja, R. Deiva Nayagam, R. Thiagarajan, R. Krishnamoorthy, J. Omana, “EB algorithm for effective privacy and security of data processing in MCC,” in 2022 International Conference on Electronic Systems and Intelligent Computing (ICESIC), 2022, pp. 241–246, doi: https://doi.org/10.1109/ICESIC53714.2022.9783498.

A. Bandi, “A review towards AI empowered 6G communication requirements, applications, and technologies in mobile edge computing,” in 2022 6th International Conference on Computing Methodologies and Communication (ICCMC), 2022, pp. 12–17, doi: https://doi.org/10.1109/ICCMC53470.2022.9754049.

S. Srivastava, R. Thiagarajan, R. Krishnamoorthy, Balajivijayan, S. Arun, S. Padmapriya, “Management of encrypted data and de-duplication of big data in cloud computing,” in 2021 3rd International Conference on Advances in Computing, Communication Control and Networking (ICAC3N), 2021, pp. 1457–1460, doi: https://doi.org/10.1109/ICAC3N53548.2021.9725422.

A. Adel, “Future of industry 5.0 in society: human-centric solutions, challenges and prospective research areas,” J. Cloud Comput., vol. 11, no. 1, p. 40, 2022, doi: https://doi.org/10.1186/s13677-022-00314-5.

S. Garg, T. Bag, A. Mitschele-Thiel, “Decentralized machine learning based network data analytics for cognitive management of mobile communication networks,” in NOMS 2022-2022 IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium, 2022, pp. 1–9, doi: https://doi.org/NOMS54207.2022.9789936.

K. A. Muthappa, A. S. A. Nisha, R. Shastri, V. Avasthi, P. C. S. Reddy, “Design of high-speed, low-power non-volatile master slave flip flop (NVMSFF) for memory registers designs,” Appl. Nanosci., vol. 13, no. 8, pp. 5369–5378, 2023, doi: https://doi.org/10.1007/s13204-023-02814-5.

S. Zeb, A. Mahmood, S. A. Hassan, M. J. Piran, M. Gidlund, M. Guizani, “Industrial digital twins at the nexus of NextG wireless networks and computational intelligence: A survey,” J. Netw. Comput. Appl., vol. 200, p. 103309, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.jnca.2021.103309.

M. Kamruzzaman, O. Alruwaili, “AI-based computer vision using deep learning in 6G wireless networks,” Comput. Electr. Eng., vol. 102, p. 108233, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2022.108233.

P. K. R. Maddikunta et al., “Industry 5.0: A survey on enabling technologies and potential applications,” J. Ind. Inf. Integr., vol. 26, p. 100257, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.jii.2021.100257.

R. Manikandan, T. Mathumathi, C. Ramesh, S. Arun, R. Krishnamoorthy, S. Padmapriya, “Preservation of higher accuracy computing in resource-constrained devices using deep neural approach,” in 2022 Second International Conference on Artificial Intelligence and Smart Energy (ICAIS), 2022, pp. 172–177, doi: https://doi.org/10.1109/ICAIS53314.2022.9742923.

C. Fiandrino, G. Attanasio, M. Fiore, J. Widmer, “Toward native explainable and robust AI in 6G networks: Current state, challenges and road ahead,” Comput. Commun., vol. 193, pp. 47–52, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.comcom.2022.06.036.

A. Das Gupta, K. Sathiyasekar, R. Krishnamoorthy, S. Arun, R. Thiyagarajan, S. Padmapriya, “Proposed GA algorithm with H-heed protocol for network optimization using machine learning in wireless sensor networks,” in 2022 Second International Conference on Artificial Intelligence and Smart Energy (ICAIS), 2022, pp. 1402–1408, doi: https://doi.org/10.1109/ICAIS53314.2022.9743120.

P. Meena, M. B. Pal, P. K. Jain, R. Pamula, “6G communication networks: Introduction, vision, challenges, and future directions,” Wirel. Pers. Commun., vol. 125, no. 2, pp. 1097–1123, 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s11277-022-09590-5.

Z. Allam, S. E. Bibri, D. S. Jones, D. Chabaud, C. Moreno, “Unpacking the ‘15-minute city’ via 6G, IoT, and digital twins: Towards a new narrative for increasing urban efficiency, resilience, and sustainability,” Sensors, vol. 22, no. 4, p. 1369, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/s22041369.

Z. Wang et al., “Vision, application scenarios, and key technology trends for 6G mobile communications,” Sci. China Inf. Sci., vol. 65, no. 5, p. 151301, 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s11432-021-3351-5.

Y. Miao, J. Xu, M. Chen, K. Hwang, “Drone enabled smart air-agent for 6G network,” in ICC 2022 - IEEE International Conference on Communications, 2022, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/ICC45855.2022.9838568.

A. Poonguzhali, G. Premalatha, A. Abinaya, R. Thiagarajan, R. Krishnamoorthy, S. Arun, “Authorization method of control in Android application using Adminio with context-based access devices,” in 2022 8th International Conference on Smart Structures and Systems (ICSSS), 2022, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/ICSSS54381.2022.9782204.

D. Singh et al., “Building integrated photovoltaics 4.0: Digitization of the photovoltaic integration in buildings for a resilient infra at large scale,” Electronics, vol. 11, no. 17, p. 2700, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/electronics11172700.

T. Bilen, B. Canberk, V. Sharma, M. Fahim, T. Q. Duong, “AI-driven aeronautical ad hoc networks for 6G wireless: Challenges, opportunities, and the road ahead,” Sensors, vol. 22, no. 10, p. 3731, 2022, doi: https://doi.org/10.3390/s22103731.

Оцінка мережі 6G у часі

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-05-30

Як цитувати

Нанчарая, Б., Раві, К. Ч., Срівастава, А. К., Арункумар, К., Сіддікі, Ш. Т., & Арун, М. Р. (2023). Аналіз мереж безпроводового зв’язку 6G з підтримкою ШІ та науки про дані. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(5), 259–270. https://doi.org/10.20535/S0021347023050059

Номер

Том 66 № 5 (2023): Технології 6G

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.