减少能源消耗是低功率机型通信(MTC)网络中的一个紧迫问题。在这方面,旨在最大程度地减少机器型设备(MTD)无线电接口所消耗的能量的唤醒信号(WUS)技术是一种有前途的解决方案。但是,最新的WUS机制使用静态操作参数,因此它们无法有效地适应系统动力学。为了克服这一点,我们设计了一个简单但有效的神经网络,以预测MTC流量模式并相应地配置WU。我们提出的预测WUS(FWUS)利用了基于精确的长期记忆(LSTM) - 基于流量预测,该预测允许通过避免在闲置状态下的频繁页面监视场合来延长MTD的睡眠时间。仿真结果显示了我们方法的有效性。流量预测错误显示为4%以下,分别为错误警报和错过检测概率低于8.8%和1.3%。在减少能源消耗方面,FWUS的表现可以胜过高达32%的最佳基准机制。最后,我们证明了FWUS动态适应交通密度变化的能力,促进了低功率MTC可伸缩性
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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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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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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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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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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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低成本毫米波(MMWAVE)通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透,为第五代(5G)的大规模和致密的部署铺平了道路(5G) - 而且以及6G网络。同时,普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测,以前所未有的精度,特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查,重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后,我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面,包括每个工作的主要目标,技术和性能,每个研究是否达到了一定程度的实现,并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法,密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途,相关和及时的研究方向的结论。
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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。
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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.
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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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未来几年物联网设备计数的预期增加促使有效算法的开发,可以帮助其有效管理,同时保持功耗低。在本文中,我们提出了一种智能多通道资源分配算法,用于Loradrl的密集Lora网络,并提供详细的性能评估。我们的结果表明,所提出的算法不仅显着提高了Lorawan的分组传递比(PDR),而且还能够支持移动终端设备(EDS),同时确保较低的功耗,因此增加了网络的寿命和容量。}大多数之前作品侧重于提出改进网络容量的不同MAC协议,即Lorawan,传输前的延迟等。我们展示通过使用Loradrl,我们可以通过Aloha \ TextColor {Black}与Lorasim相比,我们可以实现相同的效率LORA-MAB在将复杂性从EDS移动到网关的同时,因此使EDS更简单和更便宜。此外,我们在大规模的频率干扰攻击下测试Loradrl的性能,并显示其对环境变化的适应性。我们表明,与基于学习的技术相比,Loradrl的输出改善了最先进的技术的性能,从而提高了PR的500多种\%。
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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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我们考虑一个用于边缘计算应用程序的智能传感器网络,该网络采样了感兴趣的信号,并将更新发送到基站进行远程全局监视。传感器配备了传感和计算,并且可以在传输前在板载上发送原始数据或处理它们。边缘的有限硬件资源产生基本的潜伏期 - 准确性权衡:原始测量值不准确,但及时,而计算延迟后准确的处理更新可用。同样,如果传感器在板载处理需要数据压缩,则无线通信引起的延迟可能会更高。因此,需要决定何时传感器应传输原始测量或依靠本地处理以最大程度地提高整体网络性能。为了解决这个传感设计问题,我们对一个嵌入计算和通信延迟的估计理论优化框架进行建模,并提出一种基于强化学习的方法,以在每个传感器上动态分配计算资源。我们提出的方法的有效性是通过数值模拟的验证,该案例研究是由无人机和自动驾驶车辆驱动的案例研究。
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无线传感器网络由随机分布的传感器节点组成,用于监视目标或感兴趣的区域。由于每个传感器的电池容量有限,因此维持连续监视的网络是一个挑战。无线电源传输技术正在作为可靠的解决方案,用于通过部署移动充电器(MC)为传感器充电传感器。但是,由于网络中出现不确定性,为MC设计最佳的充电路径是具有挑战性的。由于网络拓扑的不可预测的变化,例如节点故障,传感器的能耗率可能会显着波动。这些变化也导致每个传感器的重要性变化,在现有作品中通常被认为是相同的。我们在本文中提出了一种使用深度强化学习(DRL)方法提出新颖的自适应充电方案,以解决这些挑战。具体来说,我们赋予MC采用充电策略,该策略确定了下一个在网络当前状态上充电条件的传感器。然后,我们使用深层神经网络来参数这项收费策略,该策略将通过强化学习技术进行培训。我们的模型可以适应网络拓扑的自发变化。经验结果表明,所提出的算法的表现优于现有的按需算法的大幅度边缘。
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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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密集Wi-Fi网络中的设备移动性提供了几个挑战。与设备移动性相关的两个众所周知的问题是切换预测和接入点选择。由于无线电环境的复杂性,分析模型可能不会表征无线信道,这使得这些问题的解决方案非常困难。最近,使用复杂学习技术的认知网络架构越来越多地应用于这些问题。在本文中,我们提出了一种数据驱动的机器学习(ML)方案,以有效地解决WLAN网络中的这些问题。评估所提出的方案,并将结果与​​上述问题的传统方法进行比较。结果通过应用提出的计划报告了网络性能的显着提高。例如,提出的切换预测方案优于传统方法I.。RSS方法和行驶距离方法分别将不必要的切片数减少60%和50%。类似地,在AP选择中,所提出的方案通过分别实现高达9.2%和8%的吞吐量提高,优于SSF和LLF算法。
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移动网络第五代(5G)的能源消耗是电信行业的主要关注点之一。但是,目前没有一种评估5G基站(BSS)功耗的准确且可进行的方法。在本文中,我们提出了一个新颖的模型,以实现5G多载波BSS功耗的现实表征,该模型以大型数据收集活动为基础。首先,我们定义了允许对多个5G BS产品进行建模的机器学习体系结构。然后,我们利用该框架收集的知识来得出一个现实且可分析的功耗模型,这可以帮助推动理论分析以及功能标准化,开发和优化框架。值得注意的是,我们证明了这种模型具有很高的精度,并且能够捕获节能机制的好处。我们认为,该分析模型是理解5G BSS功耗的基本工具,并准确地优化了网络能源效率。
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Video, as a key driver in the global explosion of digital information, can create tremendous benefits for human society. Governments and enterprises are deploying innumerable cameras for a variety of applications, e.g., law enforcement, emergency management, traffic control, and security surveillance, all facilitated by video analytics (VA). This trend is spurred by the rapid advancement of deep learning (DL), which enables more precise models for object classification, detection, and tracking. Meanwhile, with the proliferation of Internet-connected devices, massive amounts of data are generated daily, overwhelming the cloud. Edge computing, an emerging paradigm that moves workloads and services from the network core to the network edge, has been widely recognized as a promising solution. The resulting new intersection, edge video analytics (EVA), begins to attract widespread attention. Nevertheless, only a few loosely-related surveys exist on this topic. A dedicated venue for collecting and summarizing the latest advances of EVA is highly desired by the community. Besides, the basic concepts of EVA (e.g., definition, architectures, etc.) are ambiguous and neglected by these surveys due to the rapid development of this domain. A thorough clarification is needed to facilitate a consensus on these concepts. To fill in these gaps, we conduct a comprehensive survey of the recent efforts on EVA. In this paper, we first review the fundamentals of edge computing, followed by an overview of VA. The EVA system and its enabling techniques are discussed next. In addition, we introduce prevalent frameworks and datasets to aid future researchers in the development of EVA systems. Finally, we discuss existing challenges and foresee future research directions. We believe this survey will help readers comprehend the relationship between VA and edge computing, and spark new ideas on EVA.
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为了寻求低功率,以生物启发的计算均基于回忆性和基于成年的人工神经网络(ANN)一直是对硬件实施神经形态计算的焦点的主题。进一步的一步,要求使用绝热计算的再生电容性神经网络,为降低能源消耗提供了诱人的途径,尤其是与“ Memimpedace”元素结合使用时。在这里,我们提出了一种人工神经元,具有绝热的突触电容器,以产生神经元的膜电位。后者通过动态闩锁比较器实现,并使用电阻随机访问存储器(RRAM)设备增强。我们最初的4位绝热电容性神经元概念验证示例显示了90%的突触能量节省。在4个突触/SOMA时,我们已经看到总体减少35%的能量。此外,工艺和温度对4位绝热突触的影响显示,在整个角落100度摄氏时,最大能量变化为30%,而没有任何功能损失。最后,我们对ANN的绝热方法的功效进行了512和1024突触/神经元的测试,最差和最佳的情况突触载荷条件以及可变的均衡电容的可变量化均等能力量化了均衡电容和最佳功率 - 电信频率范围之间的预期权衡。加载(即活动突触的百分比)。
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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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