第五代(5G)网络具有加速电源系统过渡到灵活,软焊,数据驱动和智能网格的潜力。凭借对机器学习(ML)/人工智能(AI)功能的不断发展的支持,预计5G网络将启用新颖的以数据为中心的智能电网(SG)服务。在本文中,我们探讨了如何将数据驱动的SG服务与共生关系中的ML/AI-ai-5G网络集成在一起。我们专注于状态估计(SE)作为能源管理系统的关键要素,并专注于两个主要问题。首先,我们以教程的方式介绍了如何将分布式SE与5G核心网络和无线电访问网络体系结构的元素集成在一起的概述。其次,我们介绍并比较了基于以下方面的两种强大的分布式SE方法:i)图形模型和信念传播以及ii)图形神经网络。我们讨论了他们的性能和能力,以考虑到通信延迟,通过5G网络支持接近实时的SE。
translated by 谷歌翻译
非线性状态估计(SE)的目的是根据电力系统中所有可用的测量值估算复杂的总线电压,通常使用迭代的高斯 - 纽顿方法来解决。在考虑来自相组量测量单元以及监督控制和数据采集系统的输入时,非线性SE会带来一些困难。这些包括数值不稳定性,收敛时间取决于迭代方法的起点以及单个迭代在状态变量数量方面的二次计算复杂性。本文在非线性功率系统SE的增强因子图上介绍了基于图形神经网络的原始SE实现,能够在分支机构和总线上进行测量,以及相法和遗留测量。提出的回归模型在一旦训练的推理时间内具有线性计算复杂性,并且有可能实现分布式。由于该方法是非词语且基于非矩阵的,因此它对高斯求解器容易出现的问题具有弹性。除了测试集的预测准确性外,提出的模型在模拟网络攻击和由于沟通不规则引起的不可观察的情况时表现出了鲁棒性。在这种情况下,预测错误在本地持续存在,对电力系统的其余结果没有影响。
translated by 谷歌翻译
在该立场论文中,我们讨论将零信任(ZT)原理集成到下一代通信网络(5G/6G)中的关键需求。我们强调了挑战,并介绍了智能零信任体系结构(I-ZTA)作为具有不受信任组件的5G/6G网络中的安全框架的概念。尽管网络虚拟化,软件定义的网络(SDN)和基于服务的体系结构(SBA)是5G网络的关键推动者,但在不信任的环境中运行也已成为网络的关键功能。此外,与大量设备的无缝连通性扩大了信息基础设施的攻击表面。在动态不信任的环境中,网络保证要求超出现有静态安全框架以外的革命性体系结构。据我们所知,这是第一张呈现I-ZTA的建筑概念设计的立场论文,可以在其上开发现代人工智能(AI)算法以在不信任的网络中提供信息安全性。我们将关键的ZT原理作为对网络资产安全状态的实时监视,评估单个访问请求的风险以及使用动态信任算法(称为MED组件)决定访问授权的。为了确保易于集成,设想的体系结构采用了基于SBA的设计,类似于5G网络的3GPP规范,通过利用开放无线电访问网络(O-RAN)体系结构具有适当的实时引擎和网络接口来收集必要机器学习数据。因此,这项工作为设计基于机器学习的组件提供了新的研究方向,这些组件为未来的5G/6G网络有助于I-ZTA。
translated by 谷歌翻译
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.
translated by 谷歌翻译
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。
translated by 谷歌翻译
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.
translated by 谷歌翻译
无线电接入网络(RAN)技术继续见证巨大的增长,开放式运行越来越最近的势头。在O-RAN规范中,RAN智能控制器(RIC)用作自动化主机。本文介绍了对O-RAN堆栈相关的机器学习(ML)的原则,特别是加强学习(RL)。此外,我们审查无线网络的最先进的研究,并将其投入到RAN框架和O-RAN架构的层次结构上。我们在整个开发生命周期中提供ML / RL模型面临的挑战的分类:从系统规范到生产部署(数据采集,模型设计,测试和管理等)。为了解决挑战,我们将一组现有的MLOPS原理整合,当考虑RL代理时,具有独特的特性。本文讨论了系统的生命周期模型开发,测试和验证管道,称为:RLOPS。我们讨论了RLOP的所有基本部分,包括:模型规范,开发和蒸馏,生产环境服务,运营监控,安全/安全和数据工程平台。根据这些原则,我们提出了最佳实践,以实现自动化和可重复的模型开发过程。
translated by 谷歌翻译
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。
translated by 谷歌翻译
通信网络是当代社会中的重要基础设施。仍存在许多挑战,在该活性研究区域中不断提出新的解决方案。近年来,为了模拟网络拓扑,基于图形的深度学习在通信网络中的一系列问题中实现了最先进的性能。在本调查中,我们使用基于不同的图形的深度学习模型来审查快速增长的研究机构,例如,使用不同的图形深度学习模型。图表卷积和曲线图注意网络,在不同类型的通信网络中的各种问题中,例如,无线网络,有线网络和软件定义的网络。我们还为每项研究提供了一个有组织的问题和解决方案列表,并确定了未来的研究方向。据我们所知,本文是第一个专注于在涉及有线和无线场景的通信网络中应用基于图形的深度学习方法的调查。要跟踪后续研究,创建了一个公共GitHub存储库,其中相关文件将不断更新。
translated by 谷歌翻译
通过增加数据驱动应用的渗透率和扩散的推动,新一代无线通信,由人工智能增强的第六代(6G)移动系统(AI)引起了大量的研究兴趣。在6G的各种候选技术中,低地球轨道(LEO)卫星具有普遍存在无处不在的无可所述的特征。然而,卫星通信(SATCOM)的成本仍然很高,而相对于地面移动网络的对应物。为了支持具有智能自适应学习的大型互联设备,减少卫星的昂贵流量,我们在基于Leo的卫星通信网络中提出联合学习(FL)。我们首先审查最先进的基于LEO的SATCOM和相关机器学习(ML)技术,然后分析与卫星网络相结合的四种可能的方式。通过模拟和结果评估所提出的策略的学习性能,表明FL的计算网络提高了通信开销和延迟的性能。最后,我们沿着这项研究方向讨论了未来的研究主题。
translated by 谷歌翻译
随着物联网(IoT)和5G/6G无线通信的进步,近年来,移动计算的范式已经显着发展,从集中式移动云计算到分布式雾计算和移动边缘计算(MEC)。 MEC将计算密集型任务推向网络的边缘,并将资源尽可能接近端点,以解决有关存储空间,资源优化,计算性能和效率方面的移动设备缺点。与云计算相比,作为分布式和更紧密的基础架构,MEC与其他新兴技术的收敛性,包括元元,6G无线通信,人工智能(AI)和区块链,也解决了网络资源分配的问题,更多的网络负载,更多的网络负载,以及延迟要求。因此,本文研究了用于满足现代应用程序严格要求的计算范例。提供了MEC在移动增强现实(MAR)中的应用程序方案。此外,这项调查提出了基于MEC的元元的动机,并将MEC的应用介绍给了元元。特别强调上述一组技术融合,例如6G具有MEC范式,通过区块链加强MEC等。
translated by 谷歌翻译
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.
translated by 谷歌翻译
随着全球推出第五代(5G)网络,有必要超越5G,并设想6G网络。预计6G网络将具有空间空气地集成网络,高级网络虚拟化和无处不在的智能。本文介绍了一个用于6G网络的人工智能(AI) - 网络切片架构,以实现AI和网络切片的协同作用,从而促进智能网络管理和支持新兴AI服务。首先在网络切片生命周期中讨论基于AI的解决方案,以智能地管理网络切片,即用于切片的AI。然后,研究了网络切片解决方案,通过构建AI实例和执行高效的资源管理来支持Emerging AI服务,即AI的切片。最后,提出了一个案例研究,然后讨论了6G网络中的AI-Native Network SliCing必不可少的开放研究问题。
translated by 谷歌翻译
Time-critical control applications typically pose stringent connectivity requirements for communication networks. The imperfections associated with the wireless medium such as packet losses, synchronization errors, and varying delays have a detrimental effect on performance of real-time control, often with safety implications. This paper introduces multi-service edge-intelligence as a new paradigm for realizing time-critical control over wireless. It presents the concept of multi-service edge-intelligence which revolves around tight integration of wireless access, edge-computing and machine learning techniques, in order to provide stability guarantees under wireless imperfections. The paper articulates some of the key system design aspects of multi-service edge-intelligence. It also presents a temporal-adaptive prediction technique to cope with dynamically changing wireless environments. It provides performance results in a robotic teleoperation scenario. Finally, it discusses some open research and design challenges for multi-service edge-intelligence.
translated by 谷歌翻译
由于对社会,经济学和环境的巨大影响,智能电网(SG)的研究和发展引起了学术界,行业和政府的重视。确保SG是一个很大的重大挑战,因为增加了通信网络以协助物理过程控制,将它们暴露于各种网络威胁。除了使用假数据喷射(FDI)技术改变测量值的攻击之外,通信网络上的攻击可能通过拦截消息来破坏电力系统的实时操作,或者通过泛洪与不必要的数据泛换通信信道。解决这些攻击需要跨层方法。在本文中,呈现了一种交叉层策略,称为具有自适应统计(CECD-AS)的交叉层集合RORDET,其集成了故障的SG测量数据的检测以及不一致的网络到达时间和传输延迟,以便更可靠地进行传输延迟准确的异常检测和攻击解释。数值结果表明,与当前方法相比,CECD-AS可以检测多个错误数据喷射,拒绝服务(MITM)攻击中的拒绝服务(MITM)攻击的攻击(MITM)攻击。基于传统的基于物理的状态估计,具有自适应统计策略和基于机器学习分类的检测方案的集合RORDET。
translated by 谷歌翻译
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.
translated by 谷歌翻译
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
translated by 谷歌翻译
开放式无线电访问网络(RAN)体系结构将在下一代蜂窝网络中启用互操作性,开放性和可编程数据驱动控制。但是,开发和测试有效的解决方案,这些解决方案跨越了异质的细胞部署和量表,并在如此多样化的环境中优化网络性能是一项复杂的任务,这是一项复杂的任务,仍然在很大程度上没有探索。在本文中,我们介绍了OpenRan Gym,这是一个统一,开放和O-Ran符合的实验工具箱,用于数据收集,设计,原型设计和测试下一代Open RAN Systems的端到端数据驱动的控制解决方案。 OpenRan Gym扩展并结合了一个独特的解决方案,几个软件框架用于数据收集统计和控制控制,以及轻巧的O-Ran近实时RAN智能控制器(RIC)量身定制,可在实验性无线平台上运行。我们首先概述了OpenRan Gym的各种建筑组件,并描述了如何按大规模收集数据和设计,训练和测试人工智能和机器学习O-Ran-Commiate应用程序(XAPP)。然后,我们详细描述了如何在SoftWarized Rans上测试开发的XAPP,并提供了一个使用OpenRan Gym开发的两个XAPP的示例,这些XAPP用于控制一个具有7个基站的网络,并在奥马斗马会测试中部署了42个用户。最后,我们展示了如何通过罗马竞技场上的Openran Gym开发的解决方案,可以将其导出到现实世界中的异质无线平台,例如Arena Testbed以及PAWR计划的粉末和宇宙平台。 OpenRan Gym及其软件组件是开源的,并且对研究社区公开可用。
translated by 谷歌翻译
通信系统是自主UAV系统设计的关键部分。它必须解决不同的考虑因素,包括UAV的效率,可靠性和移动性。此外,多UAV系统需要通信系统,以帮助在UAV的团队中提供信息共享,任务分配和协作。在本文中,我们审查了在考虑在电力线检查行业的应用程序时支持无人机团队的通信解决方案。我们提供候选无线通信技术的审查{用于支持UAV应用程序中的通信。综述了这些候选技术的性能测量和无人机相关的频道建模。提出了对构建UAV网状网络的当前技术的讨论。然后,我们分析机器人通信中间件,ROS和ROS2的结构,界面和性能。根据我们的审查,提出了通信系统中每层候选解决方案的特征和依赖性。
translated by 谷歌翻译
自从37年和64年前构思了移动通信和人工智能以来,这是一个令人兴奋的旅程。虽然这两个领域独立地演变而来的通信和计算产业,但是快速收敛的5G和深度学习开始显着改变核心通信基础设施,网络管理和垂直应用。本文首先概述了早期移动通信和人工智能的个人路线图,当AI和移动通信开始汇聚时,集中在3G到5G中审查时代。关于电信人工智能,本文进一步详细介绍了移动通信生态系统中人工智能的进展。然后,该文件总结了电信生态系统中AI的分类以及各种国际电信标准化机构指定的进化路径。本文预测了电信人工智能的前瞻性路线图。符合3GPP和ITU-R的时间表5G&6G,本文进一步探讨了3GPP和奥兰路线之后的网络智能,经验和意图驱动的网络管理和操作,网络AI信令系统,智能中办事处的BSS,智能化由BSS和OSS融合驱动的客户体验管理和政策控制,从SLA到ELA的Evolution,以及垂直智能专用网络。本文的愿景结束了AI将重塑未来B5G或6G景观,我们需要枢转我们的研发,标准化和生态系统,以充分承担前所未有的机会。
translated by 谷歌翻译