无线电访问网络(RAN)切片中的容量共享问题与各种式式切片之间可用的容量的分配,以满足其交通需求并有效地使用无线电资源。尽管文献中已经提出了几种能力共享算法解决方案,但它们的实际实施仍然是差距。在本文中,讨论了基于增强学习的能力共享算法对O-RAN体系结构的实施,从而提供了有关涉及接口的操作和解决方案容器化的见解。此外,还包括对解决方案进行验证的测试床的描述,并提供了一些性能和验证结果。
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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。
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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。
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研究过程自动化 - 对科学仪器,计算机,数据存储和其他资源的可靠,高效和可重复执行的可靠,高效和可重复执行,这是现代科学的基本要素。我们在此处报告Globus研究数据管理平台内的新服务,该服务可以将各种研究过程的规范作为可重复使用的动作集,流量以及在异质研究环境中执行此类流动的集合。为了以广泛的空间范围(例如,从科学仪器到远程数据中心)和时间范围(从几秒钟到几周),这些Globus自动化服务功能:1)云托管以可靠地执行长期持久的流量,尽管零星的失败,但这些Globus自动化服务功能:1) ; 2)声明性符号和可扩展的异步行动提供商API,用于定义和执行涉及任意资源的各种行动和流动规范; 3)授权授权机制,用于安全调用动作。这些服务允许研究人员将广泛的研究任务的管理外包和自动化为可靠,可扩展和安全的云平台。我们向Globus自动化服务提供用例
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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。
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预示着在不同时间尺度上作用的软件化,可编程网络控制和使用作用的全包装控制器的使用,作为下一代蜂窝网络发展的关键驱动力。这些技术已经培养了新设计的智能数据驱动的解决方案,用于管理大量各种蜂窝功能,基本上不可能在传统上闭合的蜂窝体系结构中实施。尽管行业对人工智能(AI)和机器学习(ML)解决方案具有明显的兴趣,该解决方案是对无线电访问网络(RAN)的闭环控制,并且该领域的几项研究工作远非主流,但仍然是一个复杂的操作,而且经常被忽略。在本文中,我们讨论了如何为开放式RAN的智能闭环控制设计AI/ML解决方案,从而根据具有高性能记录的示例解决方案提供指南和见解。然后,我们展示如何通过OpenRan Gym在O-RAN近实时RAN智能控制器(RIC)上实例化这些解决方案,Openran Gym是第一个用于数据驱动的O-RAN实验的公共可用工具箱。我们展示了一个由OpenRan Gym开发的XAPP的用例,并在蜂窝网络上进行了测试,其中有7个基站和42位用户部署在Colosseum Wireless网络模拟器上。我们的演示表明,位于Openran的XAPP开发环境的高度灵活性,该环境与部署方案和交通需求无关。
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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。
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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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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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云自动缩放机制通常基于缩放集群的无功自动化规则,每当某些指标,例如情况下的平均CPU使用量超过预定义阈值。调整这些规则在缩放群集时变得特别繁琐,群集涉及不可忽略的时间来引导新实例,因为它经常在生产云服务中发生。要处理此问题,我们提出了一种基于在不久的将来进化的系统的自动缩放云服务的架构。我们的方法利用时序预测技术,如基于机器学习和人工神经网络的那些,以预测关键指标的未来动态,例如资源消耗度量,并在它们上应用基于阈值的缩放策略。结果是一种预测自动化策略,例如,能够在云应用程序的负载中自动预测峰值,并提前触发适当的缩放操作以适应流量的预期增加。我们将我们的方法称为开源OpenStack组件,它依赖于并扩展,并扩展了Monasca所提供的监控能力,从而增加了可以通过散热或尖林等管制成分来利用的预测度量。我们使用经常性神经网络和多层的Perceptron显示实验结果,作为预测器,与简单的线性回归和传统的非预测自动缩放策略进行比较。但是,所提出的框架允许根据需要轻松定制预测政策。
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Colorsseum是一种开放式和公开可用的大型无线无线测试,可通过虚拟化和软载波形和协议堆栈进行实验研究,在完全可编程的“白盒子”平台上。通过256最先进的软件定义的无线电和巨大的通道仿真器核心,罗马斗兽场几乎可以模拟任何方案,在各种部署和渠道条件下,可以在规模上进行设计,开发和测试解决方案。通过有限脉冲响应滤波器通过高保真FPGA的仿真再现这些罗马孔射频场景。过滤器模拟所需的无线通道的抽头,并将它们应用于无线电节点生成的信号,忠实地模拟现实世界无线环境的条件。在本文中,我们将罗马斗兽场介绍为测试楼,这是第一次向研究界开放。我们描述了罗马斗兽场的建筑及其实验和仿真能力。然后,我们通过示例性用例证明了罗马斗兽场对实验研究的有效性,包括频谱共享和无人空中车辆场景的普遍用途用例,包括普遍的无线技术(例如,蜂窝和Wi-Fi)。斗兽索斗兽场未来更新的路线图总结了这篇论文。
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尽管开放式运输所带来的新机遇,但基于ML的网络自动化的进步已经缓慢,主要是因为大规模数据集和实验测试基础设施的不可用。这减缓了实际网络上的深度加强学习(DRL)代理的开发和广泛采用,延迟了智能和自主运行控制的进展。在本文中,我们通过提出用于开放式RAN基于DRL基闭环控制的设计,培训,测试和实验评估的实用解决方案和软件管道来解决这些挑战。我们介绍了Colo-RAN,这是一个具有软件定义的无线电循环的第一个公开的大型O-RAN测试框架。在ColoSseum无线网络仿真器的规模和计算能力上,Colo-RAN使用O-RAN组件,可编程基站和“无线数据厂”来实现ML研究。具体而言,我们设计并开发三种示例性XApp,用于基于DRL的RAN切片,调度和在线模型培训,并评估其在具有7个软化基站和42个用户的蜂窝网络上的性能。最后,我们通过在竞技场上部署一个室内可编程测试平台来展示Colo-RAN到不同平台的可移植性。我们的一类大型评估的广泛结果突出了基于DRL的自适应控制的益处和挑战。他们还提供关于无线DRL管道的开发的见解,从数据分析到DRL代理商的设计,以及与现场训练相关的权衡。 Colo-RAN和收集的大型数据集将公开向研究界公开提供。
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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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数据驱动的方法和范例已成为通过优化进行有效网络性能的有希望的解决方案。这些方法着眼于最新的机器学习技术,这些技术可以满足5G网络和明天的网络的需求,例如主动负载平衡。与基于模型的方法相反,数据驱动的方法不需要准确的模型来解决目标问题,其相关架构为可用的系统参数提供了灵活性,从而改善了移动无线网络中基于学习的算法的可行性。本文介绍的工作重点是展示5G核心(5GC)网络的工作系统原型和网络数据分析功能(NWDAF),用于将数据驱动技术的好处带入实现。网络生成数据的分析通过无监督的学习,聚类和评估这些结果作为对未来机会和工作的见解,探索了核心网络内部的交互。
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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。
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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。
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The open-radio access network (O-RAN) embraces cloudification and network function virtualization for base-band function processing by dis-aggregated radio units (RUs), distributed units (DUs), and centralized units (CUs). These enable the cloud-RAN vision in full, where multiple mobile network operators (MNOs) can install their proprietary or open RUs, but lease on-demand computational resources for DU-CU functions from commonly available open-clouds via open x-haul interfaces. In this paper, we propose and compare the performances of min-max fairness and Vickrey-Clarke-Groves (VCG) auction-based x-haul and DU-CU resource allocation mechanisms to create a multi-tenant O-RAN ecosystem that is sustainable for small, medium, and large MNOs. The min-max fair approach minimizes the maximum OPEX of RUs through cost-sharing proportional to their demands, whereas the VCG auction-based approach minimizes the total OPEX for all resources utilized while extracting truthful demands from RUs. We consider time-wavelength division multiplexed (TWDM) passive optical network (PON)-based x-haul interfaces where PON virtualization technique is used to flexibly provide optical connections among RUs and edge-clouds at macro-cell RU locations as well as open-clouds at the central office locations. Moreover, we design efficient heuristics that yield significantly better economic efficiency and network resource utilization than conventional greedy resource allocation algorithms and reinforcement learning-based algorithms.
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基于代理的建模(ABM),仿真(ABS)和分布式计算(ABC)是建立的方法。互联网和基于Web的技术是合适的运营商。本文是一份技术报告,其中具有JavaScript Agent Machine(JAM)平台的某些教程,以及使用AgentJS编程的代理程序,该代理是广泛使用的JavaScript编程语言的子集,用于编程基于移动状态的反应性代理。除了解释特定设计选择的动机以及在JavaScript中介绍架构和代理编程的核心概念外,简短示例还说明了JAM平台的功能及其组件,用于部署大型多机构系统在强大的强大中诸如互联网之类的异质环境。果酱适合在强大的异质和移动环境中部署。最后,果酱可用于ABC以及在统一方法中用于ABS,最终使移动人群感测和模拟(ABS)。
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可以获得,生成,存储和管理的前所未有的卷,多样性和丰富的航空数据,提供了与航空相关行业的独特功能,并根据采用创新的大数据分析技术提供了仍有待解锁的价值。尽管对研究和创新的努力和投资,但大数据技术对其采用者造成了许多挑战。除了有效的存储和访问底层大数据外,应考虑有效的数据集成和数据互操作性,而同时应该通过执行不同利益相关者之间的数据交换和数据共享来有效地组合多个数据源。但是,这揭示了对收集数据的信息安全性的重要保存的额外挑战,可信和安全数据交换和数据共享以及强大的数据访问控制。目前的纸张旨在介绍ICARUS大数据的平台,目标提供了一个多面平台,提供了一个新颖的航空数据和智能市场,伴随着可信赖和安全的分析工作空间。它从数据收集,数据策择和数据探索到源自具有不同速度,品种和体积的数据集成和数据分析,从数据收集,数据策择和数据探索,以可信赖和安全的方式处理源自不同速度,品种和体积的数据的数据集成和数据分析。
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需要下一代无线网络以同时满足各种服务和标准。为了解决即将到来的严格条件,开发了具有柔性设计,分解虚拟和可编程组件以及智能闭环控制等特征的新型开放式访问网络(O-RAN)。面对不断变化的情况,O-Ran切片被研究为确保网络服务质量(QoS)的关键策略。但是,必须动态控制不同的网络切片,以避免由环境快速变化引起的服务水平一致性(SLA)变化。因此,本文介绍了一个新颖的框架,能够通过智能提供的提供资源来管理网络切片。由于不同的异质环境,智能机器学习方法需要足够的探索来处理无线网络中最严厉的情况并加速收敛。为了解决这个问题,提出了一种新解决方案,基于基于进化的深度强化学习(EDRL),以加速和优化无线电访问网络(RAN)智能控制器(RIC)模块中的切片管理学习过程。为此,O-RAN切片被表示为Markov决策过程(MDP),然后最佳地解决了资源分配,以使用EDRL方法满足服务需求。在达到服务需求方面,仿真结果表明,所提出的方法的表现优于DRL基线62.2%。
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