快速可靠的连接对于提高公共安全关键任务（MC）用户的情境意识和运营效率至关重要。在紧急情况或灾害环境中，如果现有的蜂窝网络覆盖和容量可能无法满足MC通信需求，可以迅速地利用可部署网络的解决方案，例如单元轮/翼，以确保对MC用户的可靠连接。在本文中，我们考虑一种情况，其中宏基站（BS）由于自然灾害而被破坏，并且设置了携带BS（UAV-BS）的无人驾驶飞行器（UAV-BS）以为灾区中的用户提供临时覆盖。使用5G集成访问和回程（IAB）技术将UAV-BS集成到移动网络中。我们提出了一种框架和信令程序，用于将机器学习应用于此用例。深度加强学习算法旨在共同优化访问和回程天线倾斜以及UAV-BS的三维位置，以便在保持良好的回程连接的同时最佳地服务于地面MC用户。我们的结果表明，所提出的算法可以自主地导航和配置UAV-BS以提高吞吐量并降低MC用户的下降速率。

Recent technological advancements in space, air and ground components have made possible a new network paradigm called "space-air-ground integrated network" (SAGIN). Unmanned aerial vehicles (UAVs) play a key role in SAGINs. However, due to UAVs' high dynamics and complexity, the real-world deployment of a SAGIN becomes a major barrier for realizing such SAGINs. Compared to the space and terrestrial components, UAVs are expected to meet performance requirements with high flexibility and dynamics using limited resources. Therefore, employing UAVs in various usage scenarios requires well-designed planning in algorithmic approaches. In this paper, we provide a comprehensive review of recent learning-based algorithmic approaches. We consider possible reward functions and discuss the state-of-the-art algorithms for optimizing the reward functions, including Q-learning, deep Q-learning, multi-armed bandit (MAB), particle swarm optimization (PSO) and satisfaction-based learning algorithms. Unlike other survey papers, we focus on the methodological perspective of the optimization problem, which can be applicable to various UAV-assisted missions on a SAGIN using these algorithms. We simulate users and environments according to real-world scenarios and compare the learning-based and PSO-based methods in terms of throughput, load, fairness, computation time, etc. We also implement and evaluate the 2-dimensional (2D) and 3-dimensional (3D) variations of these algorithms to reflect different deployment cases. Our simulation suggests that the $3$D satisfaction-based learning algorithm outperforms the other approaches for various metrics in most cases. We discuss some open challenges at the end and our findings aim to provide design guidelines for algorithm selections while optimizing the deployment of UAV-assisted SAGINs.

提供可靠的连接到蜂窝连接的无人机可以非常具有挑战性;它们的性能高度取决于周围环境的性质，例如地面BSS的密度和高度。另一方面，高层建筑可能阻断来自地面BS的不期望的干扰信号，从而提高了UVS与其服务BS之间的连接。为了解决此类环境中的无人机的连接，本文提出了一种RL算法，以动态优化UAV的高度，因为它在通过环境中移动，目标是提高其经历的吞吐量。所提出的解决方案是使用来自爱尔兰都柏林市中心的两个不同地点的实验获得的测量来评估。在第一场景中，UAV连接到宏小区，而在第二场景中，UAV将在双层移动网络中关联到不同的小单元。结果表明，与基线方法相比，该溶液的吞吐量增加了6％至41％。

可以部署作为空中基站（UAV-BS）的无人机飞行器，以便在增加网络需求，现有基础设施中的失败点或灾难的情况下为地面设备提供无线连接。然而，考虑到它们的板载电池容量有限，挑战无人机的能量是挑战。先前已经用于提高诸如多个无人机的能量利用的加强学习（RL）方法，然而，假设中央云控制器具有完全了解端设备的位置，即控制器周期性地扫描并发送更新无人机决策。在具有服务接地设备的UAVS的动态网络环境中，此假设在动态网络环境中是不切实际的。为了解决这个问题，我们提出了一种分散的Q学习方法，其中每个UAV-BS都配备了一种自主代理，可以最大化移动地设备的连接，同时提高其能量利用率。实验结果表明，该设计的设计显着优于联合最大化连接地面装置的数量和UAV-BS的能量利用中的集中方法。

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.

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。

无人驾驶航空公司（I-U-U-U-U-U-U-U-U-UV）的互联网承诺通过无人机之间的有效合作，快速，强大，经济高效地完成传感和传输任务。为实现有前途的好处，应解决至关重要的I-UAV网络问题。本文认为，I-UAV网络可以分为三类，服务质量（QoS）驱动网络，体验质量（QoE）驱动的网络，以及情况感知网络。每类网络都会带来了对我国无人机任务的安全有效地实现的严重影响的新兴挑战。本文精心详细分析了这些挑战，并阐述了相应的智能方法来解决I-UAV网络问题。此外，考虑到通过与高海拔平台（HAPS）合作扩展I-UAV网络可扩展性的升高效果，本文概述了集成的HAP和I-UAV网络，并提出了相应的网络挑战和智能方法。

在这项工作中，我们优化了基于无人机（UAV）的便携式接入点（PAP）的3D轨迹，该轨迹为一组接地节点（GNS）提供无线服务。此外，根据Peukert效果，我们考虑无人机电池的实用非线性电池放电。因此，我们以一种新颖的方式提出问题，代表了基于公平的能源效率度量的最大化，并被称为公平能源效率（费用）。费用指标定义了一个系统，该系统对每用户服务的公平性和PAP的能源效率都非常重要。该法式问题采用非凸面问题的形式，并具有不可扣除的约束。为了获得解决方案，我们将问题表示为具有连续状态和动作空间的马尔可夫决策过程（MDP）。考虑到解决方案空间的复杂性，我们使用双胞胎延迟的深层确定性政策梯度（TD3）参与者 - 批判性深入强化学习（DRL）框架来学习最大化系统费用的政策。我们进行两种类型的RL培训来展示我们方法的有效性：第一种（离线）方法在整个训练阶段保持GN的位置相同；第二种方法将学习的政策概括为GN的任何安排，通过更改GN的位置，每次培训情节后。数值评估表明，忽视Peukert效应高估了PAP的播放时间，可以通过最佳选择PAP的飞行速度来解决。此外，用户公平，能源效率，因此可以通过有效地将PAP移动到GN上方，从而提高系统的费用价值。因此，我们注意到郊区，城市和茂密的城市环境的基线情景高达88.31％，272.34％和318.13％。

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.

无人驾驶飞行器（无人机）承诺成为下一代通信的内在部分，因为它们可以部署为提供无线连接到地面用户，以补充现有的地面网络。大多数现有研究使用UAV接入点的蜂窝覆盖率考虑了旋转翼UAV设计（即Quadcopters）。但是，我们预计固定翼的无人机在需要长途飞行时间（例如农村覆盖范围）的情况下更适合连接目的（例如农村覆盖率），因为与旋翼设计。由于固定翼无人机通常无法悬停在适当位置，因此它们的部署优化涉及以允许它们以节能的方式向地面用户提供高质量服务的方式优化其单独的飞行轨迹。在本文中，我们提出了一种多功能深度加强学习方法来优化固定翼UAV蜂窝接入点的能效，同时允许它们向地面用户提供高质量的服务。在我们的分散方法中，每个UAV都配备了Dueling Deep Q-Network（DDQN）代理，可以通过一系列时间步来调整UV的3D轨迹。通过与邻居协调，无人机以优化总系统能效的方式调整各个飞行轨迹。我们基准对我们对一系列启发式轨迹规划策略的方法进行基准，并证明我们的方法可以将系统能效提高到70％。

The connectivity-aware path design is crucial in the effective deployment of autonomous Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). Recently, Reinforcement Learning (RL) algorithms have become the popular approach to solving this type of complex problem, but RL algorithms suffer slow convergence. In this paper, we propose a Transfer Learning (TL) approach, where we use a teacher policy previously trained in an old domain to boost the path learning of the agent in the new domain. As the exploration processes and the training continue, the agent refines the path design in the new domain based on the subsequent interactions with the environment. We evaluate our approach considering an old domain at sub-6 GHz and a new domain at millimeter Wave (mmWave). The teacher path policy, previously trained at sub-6 GHz path, is the solution to a connectivity-aware path problem that we formulate as a constrained Markov Decision Process (CMDP). We employ a Lyapunov-based model-free Deep Q-Network (DQN) to solve the path design at sub-6 GHz that guarantees connectivity constraint satisfaction. We empirically demonstrate the effectiveness of our approach for different urban environment scenarios. The results demonstrate that our proposed approach is capable of reducing the training time considerably at mmWave.

无人驾驶飞机（UAV）用作空中基础站，可将时间敏感的包装从物联网设备传递到附近的陆地底站（TBS）。在此类无人产用的物联网网络中安排数据包，以确保TBS在TBS上确保新鲜（或最新的）物联网设备的数据包是一个挑战性的问题，因为它涉及两个同时的步骤（i）（i）在IOT设备上生成的数据包的同时进行样本由UAVS [HOP-1]和（ii）将采样数据包从UAVS更新到TBS [Hop-2]。为了解决这个问题，我们建议针对两跳UAV相关的IoT网络的信息年龄（AOI）调度算法。首先，我们提出了一个低复杂的AOI调度程序，称为MAF-MAD，该计划使用UAV（HOP-1）和最大AOI差异（MAD）策略采样最大AOI（MAF）策略，以更新从无人机到TBS（Hop-2）。我们证明，MAF-MAD是理想条件下的最佳AOI调度程序（无线无线通道和在物联网设备上产生交通生成）。相反，对于一般条件（物联网设备的损失渠道条件和不同的周期性交通生成），提出了深厚的增强学习算法，即近端政策优化（PPO）基于调度程序。仿真结果表明，在所有考虑的一般情况下，建议的基于PPO的调度程序优于MAF-MAD，MAF和Round-Robin等其他调度程序。

无人驾驶飞行器（UAV）是支持各种服务，包括通信的技术突破之一。UAV将在提高无线网络的物理层安全方面发挥关键作用。本文定义了窃听地面用户与UAV之间的链路的问题，该联接器用作空中基站（ABS）。提出了加强学习算法Q - 学习和深Q网络（DQN），用于优化ABS的位置和传输功率，以增强地面用户的数据速率。如果没有系统了解窃听器的位置，这会增加保密容量。与Q-Learnch和基线方法相比，仿真结果显示了拟议DQN的快速收敛性和最高保密能力。

The explosive growth of dynamic and heterogeneous data traffic brings great challenges for 5G and beyond mobile networks. To enhance the network capacity and reliability, we propose a learning-based dynamic time-frequency division duplexing (D-TFDD) scheme that adaptively allocates the uplink and downlink time-frequency resources of base stations (BSs) to meet the asymmetric and heterogeneous traffic demands while alleviating the inter-cell interference. We formulate the problem as a decentralized partially observable Markov decision process (Dec-POMDP) that maximizes the long-term expected sum rate under the users' packet dropping ratio constraints. In order to jointly optimize the global resources in a decentralized manner, we propose a federated reinforcement learning (RL) algorithm named federated Wolpertinger deep deterministic policy gradient (FWDDPG) algorithm. The BSs decide their local time-frequency configurations through RL algorithms and achieve global training via exchanging local RL models with their neighbors under a decentralized federated learning framework. Specifically, to deal with the large-scale discrete action space of each BS, we adopt a DDPG-based algorithm to generate actions in a continuous space, and then utilize Wolpertinger policy to reduce the mapping errors from continuous action space back to discrete action space. Simulation results demonstrate the superiority of our proposed algorithm to benchmark algorithms with respect to system sum rate.

车辆到车辆（V2V）通信的性能在很大程度上取决于使用的调度方法。虽然集中式网络调度程序提供高V2V通信可靠性，但它们的操作通常仅限于具有完整的蜂窝网络覆盖范围的区域。相比之下，在细胞外覆盖区域中，使用了相对效率低下的分布式无线电资源管理。为了利用集中式方法的好处来增强V2V通信在缺乏蜂窝覆盖的道路上的可靠性，我们建议使用VRLS（车辆加固学习调度程序），这是一种集中的调度程序，该调度程序主动为覆盖外的V2V Communications主动分配资源，以前}车辆离开蜂窝网络覆盖范围。通过在模拟的车辆环境中进行培训，VRL可以学习一项适应环境变化的调度策略，从而消除了在复杂的现实生活环境中对有针对性（重新）培训的需求。我们评估了在不同的移动性，网络负载，无线通道和资源配置下VRL的性能。 VRL的表现优于最新的区域中最新分布式调度算法，而无需蜂窝网络覆盖，通过在高负载条件下将数据包错误率降低了一半，并在低负载方案中实现了接近最大的可靠性。

与LTE网络相比，5G的愿景在于提供较高的数据速率，低延迟（为了实现近实时应用程序），大大增加了基站容量以及用户的接近完美服务质量（QoS）。为了提供此类服务，5G系统将支持LTE，NR，NR-U和Wi-Fi等访问技术的各种组合。每种无线电访问技术（RAT）都提供不同类型的访问，这些访问应在用户中对其进行最佳分配和管理。除了资源管理外，5G系统还将支持双重连接服务。因此，网络的编排对于系统经理在旧式访问技术方面来说是一个更困难的问题。在本文中，我们提出了一种基于联合元学习（FML）的大鼠分配算法，该算法使RAN Intelligent Controller（RIC）能够更快地适应动态变化的环境。我们设计了一个包含LTE和5G NR服务技术的模拟环境。在模拟中，我们的目标是在传输的截止日期内满足UE需求，以提供更高的QoS值。我们将提出的算法与单个RL试剂，爬行动物算法和基于规则的启发式方法进行了比较。仿真结果表明，提出的FML方法分别在第一部部署回合21％和12％时达到了较高的缓存率。此外，在比较方法中，提出的方法最快地适应了新任务和环境。

本文调查了大师无人机（MUAV） - 互联网（IOT）网络，我们建议使用配备有智能反射表面（IRS）的可充电辅助UAV（AUAV）来增强来自MUAV的通信信号并将MUAG作为充电电源利用。在拟议的模型下，我们研究了这些能量有限的无人机的最佳协作策略，以最大限度地提高物联网网络的累计吞吐量。根据两个无人机之间是否有收费，配制了两个优化问题。为了解决这些问题，提出了两个多代理深度强化学习（DRL）方法，这些方法是集中培训多师深度确定性政策梯度（CT-MADDPG）和多代理深度确定性政策选项评论仪（MADDPOC）。结果表明，CT-MADDPG可以大大减少对UAV硬件的计算能力的要求，拟议的MADDPOC能够在连续动作域中支持低水平的多代理合作学习，其优于优势基于选项的分层DRL，只支持单代理学习和离散操作。

The deployment flexibility and maneuverability of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) increased their adoption in various applications, such as wildfire tracking, border monitoring, etc. In many critical applications, UAVs capture images and other sensory data and then send the captured data to remote servers for inference and data processing tasks. However, this approach is not always practical in real-time applications due to the connection instability, limited bandwidth, and end-to-end latency. One promising solution is to divide the inference requests into multiple parts (layers or segments), with each part being executed in a different UAV based on the available resources. Furthermore, some applications require the UAVs to traverse certain areas and capture incidents; thus, planning their paths becomes critical particularly, to reduce the latency of making the collaborative inference process. Specifically, planning the UAVs trajectory can reduce the data transmission latency by communicating with devices in the same proximity while mitigating the transmission interference. This work aims to design a model for distributed collaborative inference requests and path planning in a UAV swarm while respecting the resource constraints due to the computational load and memory usage of the inference requests. The model is formulated as an optimization problem and aims to minimize latency. The formulated problem is NP-hard so finding the optimal solution is quite complex; thus, this paper introduces a real-time and dynamic solution for online applications using deep reinforcement learning. We conduct extensive simulations and compare our results to the-state-of-the-art studies demonstrating that our model outperforms the competing models.

5G及以后的移动网络将以前所未有的规模支持异质用例，从而要求自动控制和优化针对单个用户需求的网络功能。当前的蜂窝体系结构不可能对无线电访问网络（RAN）进行这种细粒度控制。为了填补这一空白，开放式运行范式及其规范引入了一个带有抽象的开放体系结构，该架构可以启用闭环控制并提供数据驱动和智能优化RAN在用户级别上。这是通过在网络边缘部署在近实时RAN智能控制器（接近RT RIC）上的自定义RAN控制应用程序（即XAPP）获得的。尽管有这些前提，但截至今天，研究界缺乏用于构建数据驱动XAPP的沙箱，并创建大型数据集以有效的AI培训。在本文中，我们通过引入NS-O-RAN来解决此问题，NS-O-RAN是一个软件框架，该框架将现实世界中的生产级近距离RIC与NS-3上的基于3GPP的模拟环境集成在一起，从而实现了XAPPS和XAPPS的开发自动化的大规模数据收集和深入强化学习驱动的控制策略的测试，以在用户级别的优化中进行优化。此外，我们提出了第一个特定于用户的O-RAN交通转向（TS）智能移交框架。它使用随机的合奏混合物，结合了最先进的卷积神经网络体系结构，以最佳地为网络中的每个用户分配服务基站。我们的TS XAPP接受了NS-O-RAN收集的超过4000万个数据点的培训，该数据点在近距离RIC上运行，并控制其基站。我们在大规模部署中评估了性能，这表明基于XAPP的交换可以使吞吐量和频谱效率平均比传统的移交启发式方法提高50％，而动机性开销较少。

In this tutorial paper, we look into the evolution and prospect of network architecture and propose a novel conceptual architecture for the 6th generation (6G) networks. The proposed architecture has two key elements, i.e., holistic network virtualization and pervasive artificial intelligence (AI). The holistic network virtualization consists of network slicing and digital twin, from the aspects of service provision and service demand, respectively, to incorporate service-centric and user-centric networking. The pervasive network intelligence integrates AI into future networks from the perspectives of networking for AI and AI for networking, respectively. Building on holistic network virtualization and pervasive network intelligence, the proposed architecture can facilitate three types of interplay, i.e., the interplay between digital twin and network slicing paradigms, between model-driven and data-driven methods for network management, and between virtualization and AI, to maximize the flexibility, scalability, adaptivity, and intelligence for 6G networks. We also identify challenges and open issues related to the proposed architecture. By providing our vision, we aim to inspire further discussions and developments on the potential architecture of 6G.