未来的移动通讯网络6G与人工智能的交融

发布时间:2022-06-29 05:44:45 来源:ub8登录1.0 作者:ub8登录1.0 ub8登录1.0

  在最近的几十年中,移动通讯网络从1G发展到6G,通讯机遇技能层出不穷、迅速发展,广泛运用在人类社会的各行各业,成为社会信息化革新的重要支撑。为了能够满意未来6G网络愈加丰厚的事务运用以及极致的功能需求,需求在现有的新式无线网络架构根底上,完成机遇技能上的重要打破。而跟着人工智能(AI)的深化运用,怎么完成AI赋能新式无线网络架构,也是一个研讨热门。

  现有的无线网络架构不具备支撑AI原生的才能,短少原生AI算法的运转环境和根底插件。此外,跟着新式笔直职业运用的井喷式出现,无线网络资源运用率低、事务匹配性差,差异化实时性事务需求引起资源管控复杂度的急剧进步。未来,AI技能将赋能移动通讯体系,经过与无线架构、无线数据、无线算法和无线运用结合,构建新式智能网络架构体系。AI原生的6G网络不只仅是将AI技能作为一种优化东西,而是完成AI原生的新式无线网络架构和空口技能。

  AI原生的6G网络经过赋能网络架构,完成接入网和中心网网元的智能化办理和模范完成,支撑智能的多类型资源跨域办理。而AI原生的新空口技能能够经过调用AI算法支撑无线资源的智能调度,完成实时的事务需求匹配,将AI需求考虑在接口协议栈的规划中。

  AI原生的新式无线网络架构,要充分运用网络节点之间的通讯、核算和感知才能,经过分布式学习、群智式协同以及云边端一体化算法模范,使得6G网络原生支撑各类人工智能运用,能够构建新的网络生态,并完成以新式网络运用者为中心的事务体会。运用原生的AI才能,6G能够更好地对无处不在的具有才智感知、通讯和核算才能的网络、基站和终端进行统筹办理,运用大规划的智能分布式协同服务,使网络中的通讯和算力功效最大化。

  这将会带来三点趋势的改变:①AI将会融入到6G网络中,并对外供给服务,将发明新的商场价值,即AI引擎,运用AI引擎的智能化才能,能够对外供给智能管控等服务;②AI将在端-雾-云间协同完成包含通讯才能、核算、存储等多种类型、多种维度资源的智能调度,并使网络整体效能得到进步;③AI能够完成对6G中广域的数据丈量与监控,完成网络的快速主动化运维、快速检测和快速自修正,即AI原生的网络保护。

  长期以来,依据数值迭代优化的解决方案在无线通讯、信号处理使命之中发挥了重要作用。在迭代算法中,需求优化的问题参数作为迭代算法的输入,屡次迭代后的成果是迭代算法的输出成果。在6G中,需求优化的问题规划一般比较大,运用迭代优化算法往往会使核算复杂度十分高,无法满意资源调度的实时性要求。而深度神经网络具有黑箱式强壮的函数迫临才能,其能够在挨近迭代优化算法功能的一起不会构成过高的核算复杂度。

  怎么运用神经网络完成智能化的无线网络资源办理是一个值得研讨的问题。首要,需求规划出一种针对某一类无线资源办理问题的迭代资源优化算法;对神经网络进行规划,规划时能够奇妙运用迭代优化算法的特点来对神经网络网络的参数进行设置,具体来说,便是能够将迭代优化算法的输入参数作为神经网络的输入参数,而迭代优化算法的输出成果将作为神经网络的输出成果;关于独自不同的问题实例,能够运用迭代资源优化算法核算得到最优的资源办理战略作为参阅成果,然后构成练习样本集;挑选丢失函数,运用练习样本集进行练习神经网络能够得到网络模型;当遇到新的问题实例时,能够运用神经网络模型核算资源办理战略。

  运用上述规划思路,能够求解简直一切无线资源优化问题,一起能够较为有用地进步在进行资源分配战略时的核算速度并节约核算开支。当在进行神经网络类型挑选时,除了一般的前馈神经网络,也能够考虑比如卷积神经网络或图神经网络等,后者已被证明能够有用求解整数规划问题。而在进行神经网络规划时,一般无线资源优化问题的方针函数一般是体系功效,如体系频效、能效等。振振有词,关于面向无线资源智能办理所运用的神经网络,除了能够选均方差错函数作为神经网络的丢失函数,也能够直接运用体系功效函数作为神经网络的丢失函数;还能够运用无线资源优化问题的最优解结构,将算法的先验信息融入到神经网络规划中,然后到达简化神经网络的输入输出规划,这样不只能够加快神经网络练习速度,并且一起能够极大进步神经网络迫临迭代算法的才能。

  AI赋能的新式协议栈,即深度交融AI、机器学习技能,打破了现有空口的模块化规划的结构,完成无线环境、资源、搅扰以及事务等多维特性的深度发掘和运用,将会明显进步6G无线网络的功率、可靠性、实时性和安全性。

  新式空口技能能够经过端到端的学习来增强数据平面和操控信令的连通性、功率和可靠性,答应针对特定场景在深度感知和猜测的根底上进行定制,且空口技能的组成模块能够灵敏地进行拼接,以满意各种运用场景的不同要求。凭借多智能体等AI办法,能够使通讯的参与者之间高效协同,进步通讯传输能效。运用数据和深度神经网络的黑盒建模才能能够从无线数据中发掘并重构不知道的物理信道,然后规划最优的传输方法,进步频谱运用率。

  AI赋能的通讯体系能够依据流量和用户行为俭省调整无线传输格局和通讯动作,能够优化并下降通讯收发两头的功耗,对6G网络中功率进行智能管控。在多用户体系中,经过强化学习等AI技能,基站与用户之间可主动和谐并调度资源。每个节点可核算每次传输的反应,以调整其信号的波束方向,进行AI使能的波束赋形等。

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