2023年电信和信息学报告：人工智能城市6G网络范围审查

电信和信息学报告9（2023）100044用于人工智能城市应用的6G网络：范围审查Prabhat Ranjan Singha，Vivek Kumar Singha，Rahul Yadavb，Samaran，Sachchida Nand Chaurasiaaa印度北方邦Banaras印度教大学b哈尔滨工程大学，中国哈尔滨aRT i cL e i nf o保留字：网络模型进步云计算物联网应用5 G6 GAIMLa b sTR a cT由于工业发展对时间的需求越来越大，人类日常生活的速度越来越快，在日常工作中，网络演进始终是研究机构关注的中心。另一方面，人工智能（AI）在自动化系统、提高效率和确保复杂活动的高可靠性方面发挥着越来越重要的作用。网络和人工智能研究正在推动物联网应用的蓬勃发展，因为企业努力为消费者提供不断改进的功能和特性。在本文中，我们将探讨网络技术的演变以及人工智能在下一代网络中的作用。首先，我们将向读者介绍不同网络代的特点，使用的技术。其次，在网络演进和人工智能的背景下，我们将定义物联网应用的范围及其 以满足用户需求。因此，我们提供了智慧城市应用中先进模型的要求，并为这些应用提供了未来网络发展的见解。我们的研究表明，尽管先进的自动化网络中引入了重要的功能，但这些功能仍然需要在低延迟，高可靠性和快速传输方面有严格要求的自动化应用程序下进行测试。1. 介绍无线技术的概念在二十世纪中叶得到了发展。随着通信技术的发展，人类生活的一个新时代已经开始，有许多基本的便利。虽然通过邮政服务递送的信件可能需要几个月才能到达其预定目的地，但语音通信所需的时间在其实施后从几个月减少到几秒钟。NTT（日本电报电话公司）于1979年在日本东京实现了第一代（1G）网络技术的商业化，随后于1981年在欧洲实现。模拟传输和频分多址（FDMA）技术构成了第一代无线技术，这被认为是从80年代最大速度被确定为每秒2.4千比特（Kbps）。然而，在网络发展的早期阶段，最根本的问题是长距离通信连接。虽然这些系统具有切换和漫游功能，但不能用于建立跨国无线连接 [1]的文件。随着欧洲人很快了解到每个国家的移动网络中存在的障碍，欧洲国家之间的手机使用变得不可能。鉴于欧洲联盟的形成和欧洲国家之间的大量旅客，这被认为是作为一个关注的来源。为了解决这一问题，欧洲邮电会议（CEPT）成立了一个研究委员会，目的是研究欧洲的移动电话基础设施。这个委员会被命名为GSM（GroupSpecialMobile）[2]。十年后，数字信号被引入。欧洲电信标准协会（ETSI）创建了泛欧GSM标准，电信工业协会（TIA）定义了美国数字蜂窝（ADC）标准，邮电部（MPT）定义了日本数字蜂窝（JDC）标准。然而，所有三个标准机构都解决了现有模拟系统的容量限制，并要求未来的系统是数字化的，并使用时分多址（TDMA）作为接入方法。在数字传输信道方面，JDC系统类似于ADC系统，但在向后兼容性和单相标准化过程方面更像GSM系统，详细讨论见[3]。在数字信号中，TDMA和码分多址（CodeDivision Multiple-使用了CDMA技术来代替FDMA。然而，第二代（2G）在芬兰的商业部署是由Ra-在1991年使用GSM标准的diolinja2G标准增加了速度提高到64 kbps，这提高了语音标准，*通讯作者。电子邮件地址：prabhatranjansingh68@gmail.com（P.R.Singh），vivek@bhu.ac.in（V.K.Singh），rahul@stu.hit.edu.cn（R.Yadav），snchaurasia@bhu.ac.in（S.N.Chaurasia）。https://doi.org/10.1016/j.teler.2023.100044接收日期：2022年10月22日;接收日期：2023年1月10日;接受日期：2023年2月4日2772-5030/© 2023作者。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）可在ScienceDirect上获得目录列表电信和信息学报告期刊主页：www.elsevier.com/locate/telerP.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等电信和信息学报告9（2023）1000442短消息服务（SMS）。后来，通用分组无线电服务（GPRS），一种GSM无线电技术，具有分组交换协议，更快的ISP连接建立时间，以及按发送数据付费而不是按连接时间付费，在许多研究论文中引入了2.5 G。GPRS是一种分组交换GSM无线电技术，缩短ISP连接的建立时间，并按传输的数据量而不是连接的持续时间收费。为了实现经由空中接口的分组数据传输，具有GGSN（网关通用分组无线业务）标准的SGSN（服务通用分组无线业务）被引入新兴的GSM标准。除了防火墙服务器，DNS（域名服务器）和IP路由器也被合并。GPRS中的分组交换将信息（数据或语音）分成每个几个字节的小分组。每个数据包都有一个目的地址， 到目的地的可用网络路径，在目的地对分组进行解包并检索数据。GPRS可以实现灵活的传输速度和连续的网络连接[4]。在理想情况下，它通过无线网络提供50 kbps的下载速度。随着网络技术的飞速发展，系统需求和用户期望也在不断增长。使用较差的互联网数据速率以及通过系统的电话和数据传输，降低了服务质量。为了解决这些问题，数据速率必须提高到384 kbps。因此，由于它使用相同的TDMA，因此实现EDGE（GSM环境中的增强数据速率）只需要对网络硬件和软件进行微小的更改[5]。2G为3G铺平了道路，3G于2001年5月由NTT DoCoMo在日本东京首次亮相，并于2001年10月1日开始运营，采用WCDMA技术。韩国的SK Telecom和KTF以及美国的Monet在2002年建立了第一个使用CDMA2000 EV-DO技术的3G网络。同样，第三代开始于2000年，以应对需求和研究的增加有了WCDMA，GSM服务可以提供比前几代更快的数据速率，速度跃升至每秒2兆比特（Mbps）。除了短信和语音，其他服务，如电子邮件发送和接收与巨大的附件和多媒体通信，如图像，电影和音乐是可以访问的。此外，还包括高速互联网和3D游戏国际电信联盟（ITU）通过IMT- 2000标准为3G移动网络建立标准ITU-T将第三代技术称为IMT 2000，但是美国的3G标准被称为CDMA 2000。第三遵循IMT-2000标准的第三代合作伙伴计划标准化（3GPP）移动系统。在欧洲，TSI驱动的系统被称为UMTS（通用陆地移动系统）。WCDMA是UMTS使用的空中接口技术。WMSC（宽带码分多址移动交换中心）、BS（基站）/nod B、RNC（无线网络控制器）和SGSN/GGSN是WCDMA的主要组件[6]。与GSM无法满足众多客户需求的2G相比，WCDMA支持多种具有不同QoS标准和高数据速率的同时服务 [7]的文件。沃达丰KK（现软银）在2002年底建立了日本第二个WCDMA网络。意大利的WCDMA 3G是由欧洲的Three/Hutchison集团在三月份发布的。到2007年，3G蜂窝用户达到2.95亿，占全球用户总数的9%，其中三分之二采用WCDMA标准，三分之一采用EV-DO[4]。自2009年中国推出3G网络以来，中国移动、中国联通和中国电信均已获得运营3G网络的牌照。由3GPP标准化的被称为窄带物联网（NB-IoT）的低功率广域网技术已经与信道估计相冲突。为了节省电力和金钱，NB-IoT使用物理信道、当前的LTE基带射频处理、参考信号结构和数字学。对于NB-IoT上行链路传输中增加的无线电覆盖、相干检测、能量效率和信道均衡，信道估计是至关重要的。因此，传统的LTE信道估计方法不能用于NB-IoT上行链路系统[9]。然而，由于IT部门的快速增长，ETRI是探索IMT-2000以外的4 G技术的组织之一。因此，在2002年1月，ETRL的MCRL（移动通信研究实验室）开始研究和开发高速分组无线电传输服务。第四代（4G）技术于2009年在韩国首次商业化。4G网络是基于LTE和WMAX技术的，采用分组交换.通过长期演进（LTE），这一代的速度为100 Mbps，这意味着由于高速通信技术，智能手机的普及度已经增加。LTE-Advanced是最新一代的4G技术，已经实现了接近1Gbps的数据传输速率。它支持非常快的传输速率和所有IP（IPv4和IPv6）功能。几十年来，无线通信行业一直是发展最快的行业之一，不断增加新的功能。代替文本、图像和语音，现代移动通信设备更加强调视频流。因此，移动通信以指数速度增长。第五代（5G）移动网络技术相对于当前第四代长期演进系统技术的优势包括1000倍的数据传输容量、低延迟、大能量效率和低成本[10]。在过去的几年里，大量的数据是由社交网站如Twit产生的，ter、Facebook等。信息安全是大数据应用中的一个关键问题，因为它可能导致重大经济损失或对个人隐私的妥协然而，基于真实情况和公众意识实施预防策略对于网络数据的安全性和准确性至关重要[11]。韩国研究与 教 育 开 放 网 络 （ Korea Research and Education Open Network ，KREONET）是韩国的国家研究与教育网络。KREONET于2018年推出了一个用于科学用途的无线网络基础设施，称为Scientic低功耗广域网（ScienceLoRa）。基础设施的潜在用途科学领域的结构无线连接由现有的应用于监测区域、研究机构和学术机构。此外，通过使用具有高吞吐量和分布式计算能力的无线技术，ScienceLoRa正在向ScienceIoT发展，如[12]所述。这项研究提供了四个独特的贡献。该研究首先基于技术进步对网络技术进行分类，然后是5G网络模型。其次，我们讨论了网络向5G和6G的发展，以及人工智能在网络模型开发中的重要性。第三，5G赋能智慧城市应用的分类。最后，6G网络1.1. 网络技术在本节中，我们将介绍网络的演变特别是，我们提供了一个分类的基础上的时间演变的技术从G到4 G。然而，需要网络演进的原因先前已经讨论过。 我们现在将看到不同的技术在不同的世代和他们的表现使用;见图。1.一、我们在1.1.1节中从0 G开始，在1.1.2节中讨论了1 G到4 G的网络技术进步。1.1.1. 0g的0 G网络最初是为了通过无线电电话进行通信而创建的，无线电电话是第二次世界大战后的第一种无线电话它在许多来源中被称为“前蜂窝移动技术（0 G）”[4]。在0G通信系统中不可能改变信道频率，因此移动运营商将呼叫设置为切换功能。0 G系统被安装在汽车、船舶甚至是手提箱中，用于通知紧急情况和危机。例如，建筑工头、伐木工、房地产经纪人和名人都是仅因语音通信而受益于0 G的人。在0G技术中，PTT（即按即说）、MTS（移动电话系统）、IMTS（即时通信系统）、P.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等电信和信息学报告9（2023）1000443Fig. 1. 网络技术的分类。沟通渠道保持双向畅通。它已在频域或时域中使用，如由 两种主要的操作模式。对于频域，使用频分双工（FDD），而对于时域使用时分双工（TDD）。FDD中的所有可用信道被划分为两个频带：下频带和上频带，这两个频带被成对分组并由保护频带分开。因为传播延迟是频率的对数函数，所以移动终端在较低频带上操作，而基站在较高频带上操作。因此，移动电话的发射功率明显小于基站无线电的发射因此，两个广播（发送和接收）可以同时发生。图二. 使用FDMA-FDD的无线电频谱分配。已验证的移动电话服务）、AMTS（高级移动电话系统）、OLT（陆地移动电话或公共陆地移动电话）和MTD（移动电话目录）被添加[13]。1.1.2. 1G到4G网络在美国，高级移动电话系统（AMPS）于1982年成立AMPS设计了800至900 MHz的频率范围美国联邦通信委员会（FCC）负责为在特定频率范围内运行的无线通信系统颁发许可证。FCC将频带划分为许多频率，这些频率被称为信道。在全双工通信中，在电话会议期间，某个用户被分配一个信道用于通信[14，15]。1988年，AMPS增加了10 MHz的扩展频谱容量。第一次部署2100平方米的iles是在芝加哥。AMPS的数据速率为10 kbps，有832个信道。随着网络技术的进步，系统的性能也不断提高。根据其性能，该繁殖系统分为几代。每一代都有详细的解释，以及基本的技术。A）FDMA（1G）多址接入需要多个用户同时共享有限的无线电频谱;它被分类为频率（使用FDMA），时间（使用TDMA）和代码（使用CDMA）。 第一代（1G）蜂窝通信，也称为AMPS，使用FDMA技术，参见图2[16]。它是一种用于广播的多址通信技术，用于陆地移动的双向无线电和其他应用[17，18]。目前没有干涉。该技术被称为FDMA-FDD技术。基站调制上频带载波频率并发送到移动台。当从基站接收调制载波时，在移动台和基站之间存在传播延迟。随后解调载波，并恢复信息信号。作为响应，移动站采用较低频带载波频率调制并广播回基站。基站接收移动台的调制信号，解调，并恢复数据。这个过程一直持续到呼叫被任何一个发射机终止。在任何给定时间，只有有限数量的人可以访问该频道;如果该频道未被使用，它将保持不活动状态。虽然它不那么复杂。在TDD中，上行链路和下行链路共享相同的FDMA载波频率。频率在短时间限制内，通常以毫秒为单位测量。在这种方法中，基站在移动台发送时接收，而移动台在基站广播时接收。这是通过使用“帧”来实现的，“帧”是离散时间间隔的分组。时隙是包含数字音频、视频和/或文本以及同步比特（sync.比特）。同步比特是唯一的并且用于同步帧。该技术被称为FDMA-TDD技术，参见图1A。3.第三章。基站将载波频率调制成帧中的数字信息位，并将其发送到移动台。因为移动站和基站以相同的频率同步，所以在传播延迟之后，调制载波从基站发送到移动站。之后，手机使用同步功能对帧进行同步。比特和载波随后被解调，并且信息信号被恢复。作为响应，使用相同的载波频带，移动台在保护时段之后发送回基站。在传播延迟之后， 基站接收移动台的调制信号，并从该信号中恢复数据。这个过程一直持续到呼叫被任何一个发射机终止P.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等电信和信息学报告9（2023）1000444图3. 无 线 电频谱分配使用FDMA-TDD。A）、 TDMA CDMA（2 G）TDMA协议是在第二代中开发的，以基于网络体系结构和节点分组创建速率来指定时隙。TDMA算法考虑两种形式的调度：单跳调度和多跳调度。前者采用单跳网络，根据节点分配请求和截止期限在预留信道中分配时隙，而后者采用多跳网络[19，20]。一个节点可以从每个时隙进行发送，因为基站接收所有传输。调度多跳比一跳更困难，因为如果它们的接收器不处于冲突状态，则许多节点可能同时广播（时隙的空间重用是可能的）。我们假设一个网络与一个接入点（AP）和众多的传感器节点，产生数据在可变的速率，并定期将其提供给AP。 假设链路是双向的。当一个节点生成一个整数当所有这些分组到达AP时，调度帧开始并结束。它被分割成时间的片段。一个时隙足够长，可以发送一条数据，加上一个“保护”期，以确保事情保持同步。初级合同和次级合同是合同的两种类型被杀的人每当节点同时发送和接收时，或者当它同时接收几个以它为目标的传输，这是一个初级通信增强器。当应该接收给定传输的节点也处于另一个广播的范围内时，会出现二次冲突，该广播是针对其他节点的。这就产生了分歧[21]。在2 G中，数据以分组的形式通过空中接口（类似于电路交换呼叫）从源发送到目的地。为了在2G技术中进行语音通信，电路交换用于数据传输，而分组交换用于数据通信。2 G的数据速率为14.4 kbps[22]。最大的缺点是如果任何数据包在电路交换环境中丢失。为了解决这些问题，需要一个具有相同标准的全球网络[8]。通过将单个频率信道分成多个时隙，TDMA使多个用户能够共享相同的频率信道，其中每个时隙被分配给单个用户发送或接收。在这种双工器不需要和数据传输是不连续的。而CDMA经历了三个阶段：临时标准95 A（IS-95）、CDMA 2000和宽带CDMA（WCDMA）。第一个CDMA标准IS-95于1993年发布，作为一种能够取代模拟网络的数字无线一些2G移动网络（其他使用TDMA）采用码分多址（CDMA），一种扩频通信形式。在CDMA中，所有的时间和频率时隙对所有用户都是可用的。这表明所有用户代码都分散在时间和频谱上[23因此，CDMA优于TDMA和FDMA，后者分别局限于时域或频域。对于扩频CDMA通信，正交多路转换器的用户码必须满足以下时间-频率标准(a) 时域中的单位样本函数对于正交用户码是不可能的。由于这种限制，CDMA不能转换成TDMA通信协议。(b) 类扩频全通用户码应该具有最小可能的码间和码内相关性。此要求确保通信策略永远不会更改为FDMA类型。在扩频中，输入信号被使用PN序列（伪噪声序列）的极宽带宽P.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等电信和信息学报告9（2023）1000445见图4。 扩频码分多址序列），使得在扩频方法中信号不干扰其它信号。PN序列是使用PN发生器创建的二进制数字的随机序列。在这里，PN码必须在两端（接收器和发送器端）相同，并且PN发生器满足此标准。每个用户被分配一个唯一的PN码，该PN码与其余码字正交。通过使用CDMA是一种独特的PN码，它使几个晶体管能够在单个通信信道上同时发送信息或数据。这不需要保护带。CDMA技术工作在800 MHz至1.9 GHz频率，使多个网络能够提供文本消息、图像消息和多媒体消息（MMS）等服务。输入信号被路由到信道编码器，信道编码器将其转换为合适的格式以供进一步处理。此外，该信号用PN发生器产生的扩展码调制。因此，信号的带宽增加。调制器信号通过通道发送。在接收端，使用相同的编码对扩展信号进行解调。其中只有具有相同PN码的接收机才能够接收和恢复信号。在信道解调器，信号是探索异或它与相同的PN码。因此，它可以实现安全通信。最后，信号被放入一个信道解码器进行数据恢复[26 -28]，见图10。 四、A）WCDMA（3G）ITU-T将第三代技术称为IMT 2000，尽管美国的3G版本被称为CDMA2000。的UMTS 空中接口技术被称为WCDMA[6]。WCDMA下行链路基于分组的数据服务，带宽为5 MHz，速度可达10 Mbit/s（多输入多输出（MIMO）系统为20 Mbit/s）。随着WCDMA的发展，2G到3G带来了一系列新功能.它可以运行多个服务同时，每个都有自己的QoS参数集。此外，在原来的GSM无法支持的领域改进GSM服务，例如电子邮件下载，高速数据传输等。高速下行链路分组接入（HSDPA）是一种移动电话技术，可以实现更快的数据传输。 HSDPA[8]利用自适应调制和编码（AMC）、MIMO、混合自动请求（HARQ）、快速小区搜索和复杂的接收机设计。HSUPA是与HSDPA一起用于UMTS/WCDMA上行链路演进的技术。HSUPA通过提高数据传输速度来改进移动电子邮件和实时游戏等应用程序。HSUPA将UMTS/WCDMA上行链路速度最初提高到1.4 Mbps ，然后提高到5.8Mbps[13]。A）、 OFDMA（4G+）频分复用（FDM）的每个非重叠频带传送不同的数字流。一个单一的带宽被用来传送几个信号而不互相干扰.当载波受到诸如语音或数据之类的调制时，每个边带在整个频率范围上延伸。为了正确地解调数据，接收器必须接收整个信号。这就需要在传输信号之间保持一定的间隔（保护带），以便有效滤波。然而，正交频分复用（OFDM）的优点是信号在统计上是独立的（正交信号），即使载波的边带重叠，也允许接收载波由于OFDMA的高峰均功率比峰均功率比（PAPR），由所有正交信号的叠加产生为了在长距离上广播，高PAPR信号需要大量能量。这因此，LTE采用SC-FDMA（单载波FDMA）用于上行链路通信，这是一种混合格式，其组合了由OFDMA排序的灵活子载波频率分配和单载波系统的具有低PAPR的多径干扰抵抗性[6]。目前可用的技术，如OFDMA，预计将至少在未来50年内发挥作用[29]。4 G的网络架构由处理呼叫控制、位置控制和业务控制的核心网（CN），以及处理无线电传输和无线电资源控制的无线电接入网（RAN）组成虽然CN和RAN之间的协作用于管理移动性，但是在4G系统（CN和RAN）中，IP协议用于传送信息。每个MT被分配一个唯一的IP地址。因此，4G网络直接连接到互联网，同时使用网关连接到ISDN或PSTN。另一方面，传统的移动系统需要网关来连接到Internet。多种RAN链接到公共CN以实现无缝连接[30]。在表1中，显示了从1G到6G的网络代，功能，前景和挑战。1.1.3. 5G和6G网络移动技术和服务的发展分为几波，每一波持续20年，并为市场增加新的价值。第一波是移动电话的广泛使用，包括便携式电话（汽车电话），手持电话（肩扛电话）和人人移动电话（MOVA）。而第二波则包括移动多媒体、i-mode（手持信息）和智能手机（各种应用程序/视频）。第三次浪潮包括第五代和第六代移动技术，致力于[31OSI模型将来自现实世界的电信号转换为可以在网络系统中读取的信息。OSI模型由七层组成：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。近年来，机器学习（ML）被广泛用于实现从物理到应用的所有OSI级别的智能。机器学习通常用于OSI模型的物理层，通过使用智能配置（如信道预测、AI辅助数据编码、信号识别和波束成形）来增强信号传输[34]。 其次，应检查其他KPI，而不是标准KPI，如连接带宽、延迟、吞吐量和丢包率[35]。智能将是6G未来最重要的需求，因此处理和存储将必不可少。 其他需求，如环境意识、翻译能力、必须解决跨路由通道的流动和不同安全性问题当量化通信性能时。1.2. 5G网络模型（5G网络模型扩展）从4 G到5 G技术的转变对行业和社会来说都是一个分水岭。5 G代表着蜂窝移动技术领域的新时代。其中有大量的可能性P.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等表6电信和信息学报告9（2023）1000446网络生成分析。特点前景挑战1G1保加利亚模拟系统➢ 调频（FM）➢ 频分多址复用2G保加利亚数字系统➢ TDMA CDMA➢ 分组交换和电路交换3G保加利亚GPRS提供高达144 Kbps的速度。➢ EDGE的速度可达384 Kbps。➢ UMTS WCDMA提供高达1.92 Mbps的下行链路速度。➢ HSDPA可提供高达14Mbps的下行速度4GBulg最大下行速度为1 Gbps。➢ 最大上行速度为500 Mbps。➢ 延迟为10 ms及以下。➢ 峰值频谱效率30 bps/Hz（下行链路）和15 bps/Hz（上行链路）。➢ 可扩展带宽高达100 MHz。5GBulg5G比4G快三倍➢ 为企业提供增强的带宽、超低延迟和高安全性，并将能够连接100万台设备，0.38 m2 ile.➢ eMBB追求高吞吐量➢ mMTC提供高连接密度（高达200，000个设备/km2）和低数据速率（每个设备1至100kb/s）以及低功耗。➢ URLLC承诺99.999%的可靠性和低延迟（0.1 ms）➢ 支持频率大于10千兆赫的毫米波段。6G保加利亚进一步增强移动宽带（feMBB）、超大规模机器类型通信（umMTC）、增强超可靠低延迟通信（euRLLC）等都是6G的升级场景➢ 网络应该从在线反馈中训练自己，其中没有人为干预来控制。➢ 通信移动性➢ 分配的频率➢ 仅语音呼叫➢ 低功率排放➢ 短信、电子邮件和其他数字数据服务➢ 提供更好的通话音频和视频服务。➢ 支持IPTV服务。➢ 向用户提供基于位置的服务，例如全球定位服务（GPS）、视频点播和电话会议服务，提供改进的多媒体和游戏服务。➢ 使用新的IP（互联网协议）连接数据服务。➢ 超快的下行链路和上行链路速度。➢ 更好的语音质量。➢ 易于访问，延迟更少。➢ 具有高带宽。➢ 互操作性和轻松漫游。➢ 高性能。➢ 低成本➢ 采用AI技术从网络数据➢ 预测网络流量状况和用户行为➢ 在4G上改善移动宽带、超可靠性、大规模机器类型通信和低延迟通信。➢ 应用支持触觉现实、增强现实、虚拟现实（VR）、混合现实、远程医疗等。➢ 牲畜健康监测传感器精确定位水分、施肥和湿度水平。➢ 全球覆盖，➢ 为了提高数据传输速率和连接密度，所有频谱都将被广泛探索，➢ 通过将AI和大数据技术与6 G结合，新一代智能应用将成为可能。➢ 可以看到，无设备实时操作，自动驾驶汽车和许多其他东西。➢ 较差语音质量➢ 没有安全➢ 无数据服务➢ Hando可靠性➢ 体积庞大➢ 较弱的信号无法到达人口较少➢ 由于基站的协议和带宽的增加而非常昂贵。➢ 由于复杂的调制解调器和数据的广泛使用，耗电量显著增加➢ 需要更靠近用户的基站来改善服务，这将需要更多的设备并且是昂贵的。➢ 手机信号塔需要新设备。➢ 数据服务成本高。➢ 它需要4 G兼容设备。➢ 3G移动设备没有向后兼容性.➢ 安全问题可能来自各种角度，从消费者到服务提供商，从网络运营商到设备制造商，从应用程序开发人员到监管机构。➢ 由于偏远地区➢ 在5G中，mmWave可以提供高达Gbps的数据速率，而VR和高质量3D视频等服务将需要Tbps的数据速率。➢ 考虑未来应用程序的计算开销和部署费用至关重要。➢ 支持6 G应用的技术要求之一是创建新的频谱频段。➢ 虽然新频段具有大量带宽，但如何有效地使用它是一个重大挑战。1数字无线移动技术比较分析，国际创新技术与勘探工程杂志（IJITEE）。期待成真。到2020年底，大约有45个国家已经安装了5G。据推测，由于其优越的潜在性能，它比前几代繁殖得更快。截至2021年1月，已推出550个5G就绪设备，其中60%已商用。它的用户增长速度（前四个季度为1790万）比前几代更快。 与4G相比，这一里程碑花了十个季度才实现。在5G中，无线连接和网络设计系统的复杂性将急剧增加. 然而，有限的资源将按照平均设备被授予每个用户。平均设备上每个客户端可用的资源数量可能会受到一定的限制。因此，由于数据和设备数量的快速增长，网络流量优化和管理将面临重大挑战。将AI技术应用于评估从网络数据中检测和控制5G网络传输是解决这些问题的可行途径。通过应用人工智能，从网络中获得新的见解，以及预测网络流量和用户流量，将实现更高的可靠性。此外，它还将为企业提供增强的带宽、超低延迟和高安全性，每0.38 m2 ile能够连接100万台设备它将加快医疗保健远程诊断技术的发展，远程操作车辆，在发生事故时做出交通决策，达到特定水平时发布空气污染水平指令等。5 G比4 G快三倍，具有巨大的容量， 表2显示了5G改变企业和社会的能力，而表3显示了5G将如何在制造业、公用事业、采矿业和农业领域加速发展。对5G和技术的投资是P.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等电信和信息学报告9（2023）1000447表2不同世代的使用案例，并在第一季度的时间内达到用户数量。代用例达到1790万用户所需的时间（季度）22G短信和数字语音通话143G移动互联网使用114G音视频流105G工业物联网和沉浸式经验042https://www.nokia.com/networks/insights/race-to-5g。表35 G在不同领域受益。5g在用例制造高度自动化的运营和工作流程提升供应链弹性公用事业远程控制实物资产预测性电网资产维护采矿安全的操作关键通信在地面以上或以下，还增加了远程远程以太网自动化，以确保工人安全农业牲畜健康监测传感器精确定位水分，施肥和湿度水平。估计是4.5万亿美元。然而，5G带来了太多令人兴奋的可能性。其中包括通过提高政府收入和公司盈利能力来增加商业活动，并通过高度数字化带来更高的就业率和再技能，超增强工作的发展[36]。在表5中，可以看到从2018年到2023年技术依赖性增长的预期。2. 网络发展到5G再到6G，为什么？正如我们通常认为5G网络的好处，它改善了移动宽带、超可靠性、大规模机器类型通信和4G上的低延迟通信。如果我们描述5G网络的性能，那么峰值数据速率为20 GB/s，而用户体验的平均数据速率为100 Mbit/s[37]。就其移动性而言，它是500 km/h，延迟是1ms，并且连接密度是106个设备/km 2。5 G网络较上一代网络的优越性能加速了新应用的发展这些新兴的应用是触觉现实、增强现实、虚拟现实（VR）、混合现实、远程医疗等。为了满足3D和超高清晰度（UHD）视频传输以及VR应用的高速数据访问需求，eMBB渴望如此高的吞吐量[38]。mMTC的目标是以低功耗提供高连接密度（高达20万台设备/平方公里）和低数据速率（每台设备1至100 kb/s），以满足用于智能城市的传感器网络、物联网（IoT）和可穿戴设备网络（长达15年的电池寿命）的需求此外，URLLC承诺在控制快速列车、运输安全、远程医疗手术和工业机器人控制等网络时，具有99.999%的可靠性和低延迟（0.1 ms）。 五、增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（uRLLC）和大规模机器类型通信（mMTC）中的新应用是5G无线通信的基础。这一代产品支持频率大于10千兆赫兹的毫米波段。它能够在几百兆赫的频率范围内实现每秒几千兆比特的超高速5G的全球商用已经开始。基站（BS）接近或复杂的基础设施将不再是RAN的约束5 G通过引入新的接口为虚拟RAN铺平了道路，这些接口可以创建额外的数据接入点。无线电接入网络使用无线电链路来连接indi.图5. 5G技术。虚拟设备到网络的其他部分。然而，5G的推出表明，软件化并不总是免费的，因为商用现成服务器被用于虚拟化RAN中，而不是特定于域的处理器，增加了所需的能量，这与降低功耗的目标相矛盾。因此，5 G网络需要比4 G网络更多的能量，但它确实提供了更高的带宽[39]。在eMBB场景中，在下行链路方向上将存在大的分组大小要求，以确保每个用户体验高数据速率。然而，在mMTC场景中，数据传输将集中在上行链路方向上。在mMTC场景中存在大量低速设备，因此传输大部分是不真实的。mMTC场景中的Tra_c基本上是离散的，因为大量的低速设备。需要小数据包、具有HARQ的短帧结构和短传输时间间隔（TTI）以在URLLC条件下实现低延迟和高可靠性此外，我们在无线网络上使用机器人对象控制，5 G，就像工业物流或自动驾驶。这是令人兴奋和新颖的，但它也带来了新的挑战。中央控制系统是超负荷的，因为各种移动设备必须交换传感器和控制信号。相反，研究和开发集中在使用人工智能来管理分散对象的系统上[43]。2.1. 5G网络模式推进通过数字化和连接一切，无论大小，5G旨在实现第四次工业革命或工业4.0。未来数字世界的基础将是边缘云创建的各种事物的数字双胞胎。一个完整的数字世界是真实世界在所有空间和时间瞬间的真实复制品，它需要巨大的容量和最小的延迟[44]，见图5。此外，3GPP在空间-空中-地面综合网络（SAGIN）上建立了一个独特的非地面网络（NTN）组[45，46]。3GPP Rel-16标准化接口、网络架构、协议和资源管理。透明半导体管和再生5G NTN设计由3GPP Rel-17定义针对5 G NTN，提出了卫星管理、切片管理、网络指标监控等概念。SAGIN集成了卫星、飞行平台（飞行器）和地面网络。SAGIN不仅仅是连接不同的通信网络;它是一个系统，技术和应用级集成。在SAGIN中，用户终端可以利用非地面网络P.R.辛格<英>来华传教士。辛格河，巴西-地Yadav等电信和信息学报告9（2023）1000448表4论文中使用的首字母缩略词列表美国数字蜂窝AMC：自适应调制和编码AMPS：高级移动电话系统AP：接入点AU：应用单元BS：基站码分多址会议的欧洲邮政和电报CFA：细胞的自由架构CN：核心网络CSA：认知服务架构DFT：离散傅立叶变换DLT：分布式账本技术DNN：深度神经网络DNS：Domain Name ServerEDGE：GSM环境中的增强数据速率ELPC：EXtremely低功耗通信eMBB：增强移动宽带euRLLC：增强型超可靠低延迟通信ETSI：欧洲电信标准协会FDD：频分双工FDMA：频分多址接入feMBB：进一步增强移动宽带GGSN：网关通用分组无线业务GPRS：通用分组无线业务GSM：组专用移动HARQ：混合自动请求PAPR：高峰均功率比HSDPA：高速下行分组接入IoHT：医疗物联IoT：物联IoMT：医疗物联网ITU：国际电信联盟JDC：日本数字蜂窝Kbps：每秒千比特KREONET：韩国LTE：长期演进Mbps：兆比特每秒MCC：移动云计算MCRL：移动通信研究实验室MEC：多接入边缘计算MIMO：多输入多输出MMS：彩信mMTC：大规模机器类型通信MPT：邮电部NB-IoT：窄带物联网NOMA：非正交多址NTN：非地面网络日本电报和电话OBU：车载单元OFDM：正交频分复用PAPR：峰均功率比PN序列：伪噪声序列PSO：粒子群优化RNC：无线网络控制器RSU：路边单元SAGIN：空-地-空一体化网络SBA：基于服务的体系结构SC-FDMA：单载波FDMAScienceLoRa：科学低功耗广域网SDN/NFV：软件定义网络/网络功能虚拟化SGSN：服务通用分组无线业务TDD：时分双工时分多址TIA：电信行业协会TTI：传输时间间隔UHD：超高清晰度uHDD：超高数据密度uHSLC：超高速低延迟通信uMTC：超大规模机器类型通信uMUB：无处不在的移动超宽带uRLLC：超可靠低延迟通信UMTS：通用陆地移动系统VANET：车载自组织网络V2B：车对宽带V2I：车对基础设施V2R：车对路边V2V：车对车V2X：车联网WCDMA：宽带CDMA宽带码分多址移动交换中心1G：第一代3GPP：第三代合作伙伴计划4G：第四代5G：第五代2.1.1. 云计算云计算是在具有大型数据中心和集成本地网络的中心服务器上运行的软件和应用程序的集合[47]。 云被分为不同的类别，这些类别是a）私有云-“指的是不对公众开放的组织内部数据中心”b）社区c) 公共云-d) 混合云-2.1.2. 边缘计算欧洲电信标准协会（ETSI）已经开发了一种称为多接入边缘计算（MEC）的标准，该标准将具有超低延迟的无线电通信引导到无线接入点网络[44，49]。MEC将云计算连接到物联网设备，例如1-2跳内的蜂窝基站或接入点MEC有时被称为移动云计算（MCC）架构，因为它通常部署在移动网络基站[52]。数据存储和处理都是外部控制的MCC架构中的移动设备[53]。边缘计算背后的逻辑是，计算资源应该靠近创建数据的地方。例如，微云节点可以用作移动设备和云之间的边缘节点，而网关可以作为房屋物联网和云之间的边缘节点，智能手机可以作为身体对象和云之间的边缘节点[54]。除了边缘计算，还有雾计算这个术语。在边缘计算的上下文中，它涉及边缘计算架构，并且术语雾是指在本地节点和边缘计算架构本身之上提供的分散式服务。 10个。雾计算使一个或多个无处不在或分散的节点之间的协作和组传输成为可能，而不是由云计算实现[48]。雾计算通过使用边缘服务器节点使分层计算成为可能。这些雾节点位于终端用户附近，管理各种应用程序和服务。数据的分析和处理是在源端完成的，这提高了网络边缘的性能，并使其更快。此外，它还可以最大限度地减少数据中心和主网络的压力，并提高网络中断时的网络弹性[55]。2.1.3. 物联网（IoT）物联网（IoT）是一个由可唯一识别的联网小工具组成的网络Kevin Ashton在1999年创造了物联网这个术语，Mark Weiser在 1991年的科学文章“21世纪的计算机”中首次提出了这个概念。这种规模（5G）的