Інтелектуальні технології оптимізації мереж наступного покоління
Анотація
У статті досліджено перспективні архітектурні підходи до побудови мереж шостого покоління (6G), зокрема гекса- та наностільникові мережі, інтегровані з хмарними, туманними та периферійними обчисленнями, а також із супутниковими системами зв’язку. Проаналізовано переваги гексагональної геометрії стільників, зокрема її здатність забезпечувати рівномірний розподіл базових станцій, зменшувати взаємні завади та підвищувати спектральну ефективність і пропускну здатність. Наностільникові мережі охарактеризовано як інфраструктуру з ультращільним розгортанням малопотужних вузлів, здатних до динамічної оптимізації ресурсів, підвищення ємності та покращення якості обслуговування за умов інтенсивного трафіку. Розглянуто роль хмарних, туманних і периферійних обчислень у зменшенні затримки, підвищенні продуктивності та підтримці сервісів реального часу, зокрема доповненої та віртуальної реальності (AR/VR), Інтернету речей (IoT), голографічних комунікацій і тактильного Інтернету. Обговорено перспективи інтеграції супутникових каналів для забезпечення глобального покриття та стабільного доступу в сегменті низькоорбітальних супутників (LEO). Особливу увагу приділено мережевому сегментуванню (network slicing), багатоканальним можливостям і гетерогенним архітектурам (HetNets), що забезпечують персоналізоване надання послуг та підвищують гнучкість управління ресурсами. Показано, що алгоритми штучного інтелекту (AI) та машинного навчання (ML) сприятимуть прогнозуванню трафіку, динамічній оркестрації ресурсів, автоматизованому управлінню та підвищенню надійності інфраструктури. Розглянуто виклики впровадження 6G, зокрема необхідність глобальної стандартизації, вирішення питань кібербезпеки, зниження енергоспоживання, підготовку кадрів і розроблення інноваційних протоколів. Сформульовано напрями подальших досліджень: використання терагерцового спектра, саморганізовані мережі (SON), енергоефективні протоколи, методи квантово-стійкого шифрування, інтеграція гетерогенних сегментів та створення масштабованих високопродуктивних архітектур. Зроблено висновок, що поєднання гекса- та наностільникових структур, розподілених обчислень і керування на основі штучного інтелекту формує підґрунтя для високошвидкісної, надійної та безпечної цифрової екосистеми 6G, здатної підтримувати нові бізнес-моделі та критично важливі глобальні сервіси.
Посилання
Zhang, Y. and Wang, L. (2023). Network architecture and protocols for 6G: a comprehensive survey. IEEE Communications Surveys & Tutorials 25 (8): 5874–5900. https://doi.org/10.1109/COMST.2023.3159001.
Li, X. and Wang, Y. (2023). Advanced network architecture and protocols for 6G: state-of-the-art and future perspectives. IEEE Transactions on Communica- tions 71 (1): 564–579. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2023.3159003.
Sun, Q. and Rappaport, T.S. (2023). Future network architecture and proto- cols for 6G: overview and research directions. IEEE Transactions on Wireless Communications 22 (2): 1321–1335. https://doi.org/10.1109/TWC.2023.3159005.
Xiaoyuan, C., Jie, G., Wen, W. et al. (2023). Holistic network virtualization and pervasive network intelligence for 6G. IEEE Communications Surveys and Tutorials. https://doi.org/10.1109/comst.2021.3135829.
Zhou, Z. and Wu, W. (2023). Intelligent network architecture and protocols for 6G: state-of-the-art and challenges. IEEE Communications Magazine 61 (5): 72–78. https://doi.org/10.1109/MCOM.2023.3159007.
