5G边缘计算启用医学互联网(IOMT)是一项有效的技术,可提供分散的医疗服务,而设备到设备(D2D)通信是未来5G网络的有希望的范式。为了确保5G边缘计算中的安全可靠的通信和启用D2D的IOMT系统,本文介绍了一种智能的信任云管理方法。首先,提出了一种积极的培训机制来构建标准信任云。其次,可以通过推断和推荐来建立IOMT设备的个人信任云。第三,提出了一种信任分类方案来确定IOMT设备是否恶意。最后,提出了一种信任云更新机制,以使所提出的信任管理方法适应性和智能在开放的无线介质下。仿真结果表明,所提出的方法可以有效解决信任不确定性问题并提高恶意设备的检测准确性。
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由于独特的特征和约束,可信赖和可靠的数据传输是无线传感器网络(WSN)的一项艰巨任务。为了获取安全的数据传输并解决安全性和能源之间的冲突,在本文中,我们提出了一种基于进化游戏的安全聚类协议,具有模糊信任评估和WSN的离群检测。首先,提出了一种模糊的信任评估方法,以将传输证据转化为信任价值,同时有效地减轻了信任的不确定性。然后,提出了基于K-均值的离群检测方案,以进一步分析通过模糊信任评估或信任建议获得的大量信任值。它可以发现传感器节点之间的共同点和差异,同时提高异常检测的准确性。最后,我们提出了一种基于进化游戏的安全群集协议,以在选举群集头时进行安全保证和节能节能节省之间的权衡。失败的传感器节点可以通过隔离可疑节点来安全地选择自己的头部。仿真结果验证了我们的安全聚类协议可以有效地捍卫网络免受内部自私或折衷节点的攻击。相应地,及时的数据传输速率可以显着提高。
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新兴的六代(6G)是异质无线网络的集成,它们可以在任何地方和任何时间网络中无缝支持。但是,6G应提供高质量的信任,以满足移动用户的期望。人工智能(AI)被认为是6G中最重要的组成部分之一。然后,基于AI的信任管理是提供可信赖和可靠的服务的有希望的范式。在本文中,为6G无线网络提供了一种生成的对抗性学习信任管理方法。首先审查了一些基于AI的典型信任管理方案,然后引入了潜在的异质和智能6G架构。接下来,开发了AI和信任管理的集成以优化情报和安全性。最后,提出的基于AI的信任管理方法用于确保聚类以实现可靠和实时的通信。仿真结果表明了其在保证网络安全和服务质量方面的出色性能。
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安全是工业无线传感器网络(IWSN)的主要问题之一。为了确保群集IWSN中的安全性,本文通过模糊信任评估和离群值检测(SCFTO)提出了一个安全的聚类协议(SCFTO)。首先,为了处理开放无线介质中的传输不确定性,采用间隔2型模糊逻辑控制器来估计信托。然后引入了基于密度的离群检测机制,以获取用于隔离群集头的自适应信任阈值。最后,提出了一种基于模糊的集群头选举方法,以在节能和安全保证之间达到平衡,以便具有更多残留能量或对其他节点置信度更高的正常传感器节点具有更高的概率,使其成为群集头。广泛的实验验证我们的安全聚类协议可以有效地捍卫网络免受内部恶意或受损节点的攻击。
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医学事物互联网(IOMT)允许使用传感器收集生理数据,然后将其传输到远程服务器,这使医生和卫生专业人员可以连续,永久地分析这些数据,并在早期阶段检测疾病。但是,使用无线通信传输数据将其暴露于网络攻击中,并且该数据的敏感和私人性质可能代表了攻击者的主要兴趣。在存储和计算能力有限的设备上使用传统的安全方法无效。另一方面,使用机器学习进行入侵检测可以对IOMT系统的要求提供适应性的安全响应。在这种情况下,对基于机器学习(ML)的入侵检测系统如何解决IOMT系统中的安全性和隐私问题的全面调查。为此,提供了IOMT的通用三层体系结构以及IOMT系统的安全要求。然后,出现了可能影响IOMT安全性的各种威胁,并确定基于ML的每个解决方案中使用的优势,缺点,方法和数据集。最后,讨论了在IOMT的每一层中应用ML的一些挑战和局限性,这些挑战和局限性可以用作未来的研究方向。
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互联网连接系统的指数增长产生了许多挑战,例如频谱短缺问题,需要有效的频谱共享(SS)解决方案。复杂和动态的SS系统可以接触不同的潜在安全性和隐私问题,需要保护机制是自适应,可靠和可扩展的。基于机器学习(ML)的方法经常提议解决这些问题。在本文中,我们对最近的基于ML的SS方法,最关键的安全问题和相应的防御机制提供了全面的调查。特别是,我们详细说明了用于提高SS通信系统的性能的最先进的方法,包括基于ML基于ML的基于的数据库辅助SS网络,ML基于基于的数据库辅助SS网络,包括基于ML的数据库辅助的SS网络,基于ML的LTE-U网络,基于ML的环境反向散射网络和其他基于ML的SS解决方案。我们还从物理层和基于ML算法的相应防御策略的安全问题,包括主要用户仿真(PUE)攻击,频谱感测数据伪造(SSDF)攻击,干扰攻击,窃听攻击和隐私问题。最后,还给出了对ML基于ML的开放挑战的广泛讨论。这种全面的审查旨在为探索新出现的ML的潜力提供越来越复杂的SS及其安全问题,提供基础和促进未来的研究。
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近年来,物联网设备的数量越来越快,这导致了用于管理,存储,分析和从不同物联网设备的原始数据做出决定的具有挑战性的任务,尤其是对于延时敏感的应用程序。在车辆网络(VANET)环境中,由于常见的拓扑变化,车辆的动态性质使当前的开放研究发出更具挑战性,这可能导致车辆之间断开连接。为此,已经在5G基础设施上计算了云和雾化的背景下提出了许多研究工作。另一方面,有多种研究提案旨在延长车辆之间的连接时间。已经定义了车辆社交网络(VSN)以减少车辆之间的连接时间的负担。本调查纸首先提供了关于雾,云和相关范例,如5G和SDN的必要背景信息和定义。然后,它将读者介绍给车辆社交网络,不同的指标和VSN和在线社交网络之间的主要差异。最后,本调查调查了在展示不同架构的VANET背景下的相关工作,以解决雾计算中的不同问题。此外,它提供了不同方法的分类,并在雾和云的上下文中讨论所需的指标,并将其与车辆社交网络进行比较。与VSN和雾计算领域的新研究挑战和趋势一起讨论了相关相关工程的比较。
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In recent years, mobile devices are equipped with increasingly advanced sensing and computing capabilities. Coupled with advancements in Deep Learning (DL), this opens up countless possibilities for meaningful applications, e.g., for medical purposes and in vehicular networks. Traditional cloudbased Machine Learning (ML) approaches require the data to be centralized in a cloud server or data center. However, this results in critical issues related to unacceptable latency and communication inefficiency. To this end, Mobile Edge Computing (MEC) has been proposed to bring intelligence closer to the edge, where data is produced. However, conventional enabling technologies for ML at mobile edge networks still require personal data to be shared with external parties, e.g., edge servers. Recently, in light of increasingly stringent data privacy legislations and growing privacy concerns, the concept of Federated Learning (FL) has been introduced. In FL, end devices use their local data to train an ML model required by the server. The end devices then send the model updates rather than raw data to the server for aggregation. FL can serve as an enabling technology in mobile edge networks since it enables the collaborative training of an ML model and also enables DL for mobile edge network optimization. However, in a large-scale and complex mobile edge network, heterogeneous devices with varying constraints are involved. This raises challenges of communication costs, resource allocation, and privacy and security in the implementation of FL at scale. In this survey, we begin with an introduction to the background and fundamentals of FL. Then, we highlight the aforementioned challenges of FL implementation and review existing solutions. Furthermore, we present the applications of FL for mobile edge network optimization. Finally, we discuss the important challenges and future research directions in FL.
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互联网连接系统的规模大大增加,这些系统比以往任何时候都更接触到网络攻击。网络攻击的复杂性和动态需要保护机制响应,自适应和可扩展。机器学习,或更具体地说,深度增强学习(DRL),方法已经广泛提出以解决这些问题。通过将深入学习纳入传统的RL,DRL能够解决复杂,动态,特别是高维的网络防御问题。本文提出了对为网络安全开发的DRL方法进行了调查。我们触及不同的重要方面,包括基于DRL的网络 - 物理系统的安全方法,自主入侵检测技术和基于多元的DRL的游戏理论模拟,用于防范策略对网络攻击。还给出了对基于DRL的网络安全的广泛讨论和未来的研究方向。我们预计这一全面审查提供了基础,并促进了未来的研究,探讨了越来越复杂的网络安全问题。
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未来的互联网涉及几种新兴技术,例如5G和5G网络,车辆网络,无人机(UAV)网络和物联网(IOT)。此外,未来的互联网变得异质并分散了许多相关网络实体。每个实体可能需要做出本地决定,以在动态和不确定的网络环境下改善网络性能。最近使用标准学习算法,例如单药强化学习(RL)或深入强化学习(DRL),以使每个网络实体作为代理人通过与未知环境进行互动来自适应地学习最佳决策策略。但是,这种算法未能对网络实体之间的合作或竞争进行建模,而只是将其他实体视为可能导致非平稳性问题的环境的一部分。多机构增强学习(MARL)允许每个网络实体不仅观察环境,还可以观察其他实体的政策来学习其最佳政策。结果,MAL可以显着提高网络实体的学习效率,并且最近已用于解决新兴网络中的各种问题。在本文中,我们因此回顾了MAL在新兴网络中的应用。特别是,我们提供了MARL的教程,以及对MARL在下一代互联网中的应用进行全面调查。特别是,我们首先介绍单代机Agent RL和MARL。然后,我们回顾了MAL在未来互联网中解决新兴问题的许多应用程序。这些问题包括网络访问,传输电源控制,计算卸载,内容缓存,数据包路由,无人机网络的轨迹设计以及网络安全问题。
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边缘计算是一个将数据处理服务转移到生成数据的网络边缘的范式。尽管这样的架构提供了更快的处理和响应,但除其他好处外,它还提出了必须解决的关键安全问题和挑战。本文讨论了从硬件层到系统层的边缘网络体系结构出现的安全威胁和漏洞。我们进一步讨论了此类网络中的隐私和法规合规性挑战。最后,我们认为需要一种整体方法来分析边缘网络安全姿势,该姿势必须考虑每一层的知识。
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使用人工智能(AI)赋予无线网络中数据量的前所未有的数据量激增,为提供无处不在的数据驱动智能服务而开辟了新的视野。通过集中收集数据集和培训模型来实现传统的云彩中心学习(ML)基础的服务。然而,这种传统的训练技术包括两个挑战:(i)由于数据通信增加而导致的高通信和能源成本,(ii)通过允许不受信任的各方利用这些信息来威胁数据隐私。最近,鉴于这些限制,一种新兴的新兴技术,包括联合学习(FL),以使ML带到无线网络的边缘。通过以分布式方式培训全局模型,可以通过FL Server策划的全局模型来提取数据孤岛的好处。 FL利用分散的数据集和参与客户的计算资源,在不影响数据隐私的情况下开发广义ML模型。在本文中,我们介绍了对FL的基本面和能够实现技术的全面调查。此外,提出了一个广泛的研究,详细说明了无线网络中的流体的各种应用,并突出了他们的挑战和局限性。进一步探索了FL的疗效,其新兴的前瞻性超出了第五代(B5G)和第六代(6G)通信系统。本调查的目的是在关键的无线技术中概述了流动的技术,这些技术将作为建立对该主题的坚定了解的基础。最后,我们向未来的研究方向提供前进的道路。
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在过去的十年中,水下事物的互联网(IOUT)在环境监测和勘探,国防应用等应用程序中取得了迅速的动力。传统的IOUT系统使用机器学习(ML)方法,这些方法满足了可靠性,效率和及时性的需求。但是,对进行的各种研究的广泛审查突出了IOUT框架中数据隐私和安全性的重要性,这是实现任务关键应用程序中预期结果的主要因素。联邦学习(FL)是一个有安全的,分散的框架,是机器学习的最新发展,它将有助于满足IOUT中常规ML方法所面临的挑战。本文概述了FL在IOUT中的各种应用,其挑战,开放问题并指示未来研究前景的方向。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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随着数据生成越来越多地在没有连接连接的设备上进行,因此与机器学习(ML)相关的流量将在无线网络中无处不在。许多研究表明,传统的无线协议高效或不可持续以支持ML,这创造了对新的无线通信方法的需求。在这项调查中,我们对最先进的无线方法进行了详尽的审查,这些方法是专门设计用于支持分布式数据集的ML服务的。当前,文献中有两个明确的主题,模拟的无线计算和针对ML优化的数字无线电资源管理。这项调查对这些方法进行了全面的介绍,回顾了最重要的作品,突出了开放问题并讨论了应用程序方案。
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为了满足下一代无线通信网络的极其异构要求,研究界越来越依赖于使用机器学习解决方案进行实时决策和无线电资源管理。传统的机器学习采用完全集中的架构,其中整个培训数据在一个节点上收集,即云服务器,显着提高了通信开销,并提高了严重的隐私问题。迄今为止,最近提出了作为联合学习(FL)称为联合学习的分布式机器学习范式。在FL中,每个参与边缘设备通过使用自己的培训数据列举其本地模型。然后,通过无线信道,本地训练模型的权重或参数被发送到中央ps,聚合它们并更新全局模型。一方面,FL对优化无线通信网络的资源起着重要作用,另一方面,无线通信对于FL至关重要。因此,FL和无线通信之间存在“双向”关系。虽然FL是一个新兴的概念,但许多出版物已经在FL的领域发表了发布及其对下一代无线网络的应用。尽管如此,我们注意到没有任何作品突出了FL和无线通信之间的双向关系。因此,本调查纸的目的是通过提供关于FL和无线通信之间的相互依存性的及时和全面的讨论来弥合文学中的这种差距。
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智能物联网环境(iiote)由可以协作执行半自动的IOT应用的异构装置,其示例包括高度自动化的制造单元或自主交互收获机器。能量效率是这种边缘环境中的关键,因为它们通常基于由无线和电池运行设备组成的基础设施,例如电子拖拉机,无人机,自动引导车辆(AGV)S和机器人。总能源消耗从多种技术技术汲取贡献,使得能够实现边缘计算和通信,分布式学习以及分布式分区和智能合同。本文提供了本技术的最先进的概述,并说明了它们的功能和性能,特别关注资源,延迟,隐私和能源消耗之间的权衡。最后,本文提供了一种在节能IIOTE和路线图中集成这些能力技术的愿景,以解决开放的研究挑战
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Unmanned aerial vehicle (UAV) swarms are considered as a promising technique for next-generation communication networks due to their flexibility, mobility, low cost, and the ability to collaboratively and autonomously provide services. Distributed learning (DL) enables UAV swarms to intelligently provide communication services, multi-directional remote surveillance, and target tracking. In this survey, we first introduce several popular DL algorithms such as federated learning (FL), multi-agent Reinforcement Learning (MARL), distributed inference, and split learning, and present a comprehensive overview of their applications for UAV swarms, such as trajectory design, power control, wireless resource allocation, user assignment, perception, and satellite communications. Then, we present several state-of-the-art applications of UAV swarms in wireless communication systems, such us reconfigurable intelligent surface (RIS), virtual reality (VR), semantic communications, and discuss the problems and challenges that DL-enabled UAV swarms can solve in these applications. Finally, we describe open problems of using DL in UAV swarms and future research directions of DL enabled UAV swarms. In summary, this survey provides a comprehensive survey of various DL applications for UAV swarms in extensive scenarios.
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通信技术和互联网的最新进展与人工智能(AI)启用了智能医疗保健。传统上,由于现代医疗保健网络的高性性和日益增长的数据隐私问题,AI技术需要集中式数据收集和处理,这可能在现实的医疗环境中可能是不可行的。作为一个新兴的分布式协作AI范例,通过协调多个客户(例如,医院)来执行AI培训而不共享原始数据,对智能医疗保健特别有吸引力。因此,我们对智能医疗保健的使用提供了全面的调查。首先,我们在智能医疗保健中展示了近期进程,动机和使用FL的要求。然后讨论了近期智能医疗保健的FL设计,从资源感知FL,安全和隐私感知到激励FL和个性化FL。随后,我们对关键医疗领域的FL新兴应用提供了最先进的综述,包括健康数据管理,远程健康监测,医学成像和Covid-19检测。分析了几个最近基于智能医疗保健项目,并突出了从调查中学到的关键经验教训。最后,我们讨论了智能医疗保健未来研究的有趣研究挑战和可能的指示。
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In recent years, the exponential proliferation of smart devices with their intelligent applications poses severe challenges on conventional cellular networks. Such challenges can be potentially overcome by integrating communication, computing, caching, and control (i4C) technologies. In this survey, we first give a snapshot of different aspects of the i4C, comprising background, motivation, leading technological enablers, potential applications, and use cases. Next, we describe different models of communication, computing, caching, and control (4C) to lay the foundation of the integration approach. We review current state-of-the-art research efforts related to the i4C, focusing on recent trends of both conventional and artificial intelligence (AI)-based integration approaches. We also highlight the need for intelligence in resources integration. Then, we discuss integration of sensing and communication (ISAC) and classify the integration approaches into various classes. Finally, we propose open challenges and present future research directions for beyond 5G networks, such as 6G.
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