下一代无线通信系统需要高可靠性、高连接密度和低延迟。这使得大规模机器类型通信 (mMTC) [1] 成为 5G 及 5G 后 (B5G) 系统的一个关键特性。在 mMTC 中,大量设备(例如,每平方公里数百万台设备)具有低传输功率和短有效载荷,它们会不时地与基站 (BS) 进行通信,无需任何协调,也就是说,在任何给定时间,只有一小部分设备处于活动状态。传统的基于授权的多址接入方法,其中 BS 为每个用户分配固定资源(时间、频率、代码等),由于调度大量用户的过度延迟和信令开销,在物联网 (IoT) 等 mMTC 应用中变得不可行。为了解决这个问题,[2] 中引入了一种新的免授权随机接入范例,称为无源随机接入 (URA)。在 URA 中,设备共享相同的码本;因此,用户身份被删除,这允许任意数量的用户。接收器旨在恢复已传输消息的列表,而不管用户身份如何,并且每个用户的错误概率 (PUPE) 被采用作为主要错误度量。
摘要 — 物联网 (IoT) 正迅速成为我们生活和多个行业不可或缺的一部分。我们预计物联网连接设备的数量将呈爆炸式增长,并将在未来几年达到数千亿。为了支持如此大规模的连接,人们研究了各种无线技术。在本次调查中,我们广泛介绍了现有的无线物联网连接技术,并讨论了几种可有效用于实现物联网大规模连接的新兴技术和解决方案。特别是,我们根据覆盖范围对现有的无线物联网连接技术进行分类,并回顾了具有不同规格的多种类型的连接技术。我们还指出了现有连接技术在实现大规模物联网连接方面面临的关键技术挑战。为了应对这些挑战,我们进一步回顾并讨论了一些有前景的技术示例,例如压缩感知 (CS) 随机接入、非正交多址 (NOMA) 和基于大规模多输入多输出 (mMIMO) 的随机接入,这些技术可用于支持物联网连接的未来标准。最后,根据各种服务需求对物联网应用进行分类。对于每组分类应用程序,我们概述了其合适的物联网连接选项。
6G 网络有望处理更具挑战性的应用,需要 Tbps 级数据吞吐量、亚毫秒级网络层延迟、极低的数据包错误率、更高的设备密度、超低能耗、极高的安全性、厘米级精度定位等。6G 空中接口设计的关键支持技术:• 频谱再利用 • 毫米波通信 • 光无线通信 (OWC) • 包括半导体技术和新材料的 THz 通信 • 大规模和超大规模 MIMO • 波形、多址和全双工设计 • 增强型编码和调制 • 集成定位、感应和通信 • 海量连接的随机接入 • 无线边缘缓存
摘要 — 无线设备的爆炸式增长推动了物联网 (IoT) 的发展,物联网能够通过无线通信将大量不同的“事物”互连。作为正在进行的第五代 (5G) 移动网络的一部分,这也被称为海量机器类型通信 (mMTC)。可以预见,在第六代 (6G) 移动网络的帮助下,更多复杂的设备将连接起来形成一个超互联的世界。为了实现此类物联网网络的无线接入,人工智能 (AI) 可以发挥重要作用。本文介绍了集中式和分布式 AI 物联网网络的框架。分析了不同网络架构的关键技术挑战,包括随机接入和频谱共享(频谱接入和频谱感知)。介绍了基于深度强化学习 (DRL) 的策略,并利用基于神经网络的方法来有效实现频谱接入和频谱感知等系统过程的 DRL 策略。我们还讨论了可以在物联网网络中用于进行 DRL 的不同类型的神经网络。
摘要 — 在本文中,我们讨论了如何使用人工智能中的约束满足问题概念对某些无线接入网络优化问题进行建模,并使用量子计算机大规模解决这些问题。作为一个案例研究,我们讨论了根序列索引 (RSI) 分配问题 — 一个重要的 LTE/NR 物理随机接入信道配置相关自动化用例。我们将 RSI 分配公式化为使用从商业移动网络获取的数据构建的二次无约束二进制优化 (QUBO) 问题,并使用基于云的商用量子计算平台对其进行求解。结果表明,量子退火求解器可以成功分配无冲突的 RSI。与众所周知的启发式方法相比,一些经典算法在解决方案质量和计算时间方面甚至更有效。非量子优势是由于当前实现是一种半量子概念验证算法。此外,结果取决于所使用的量子计算机的类型。尽管如此,所提出的框架具有高度灵活性,并且在利用移动网络自动化中的量子计算能力方面具有巨大潜力。
在量子信息领域,双人博弈为我们展示了量子纠缠作为一种资源的独特威力。例如,克劳塞-霍恩-西莫尼-霍尔特 (CHSH) 博弈就是一个操作任务的例子,其中量子纠缠比所有可能的经典策略都更具优势。对 CHSH 以及更一般的非局部博弈的分析不仅为我们提供了对贝尔不等式 [1] 等基础概念的洞察,而且还为可验证随机性生成 [2]、密钥分发 [3] 和委托计算 [4] 等重要任务制定了协议。由于无需通信的纠缠就能产生超出经典可能性的相关性,因此值得探索在允许通信的情况下这种相关性在多大程度上仍然成立。对于具有分布式输入的计算函数,纠缠可以将通信成本降低多达指数倍 [5],但不会更多 [6]。纠缠形式在某些情况下很重要,但在其他情况下则不然:当允许通信和少量误差时,爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对至少与其他状态一样有用 [ 7 ],而在零通信设置中,非最大纠缠态可以实现更多 [ 8 , 9 ]。虽然这些结果告诉我们通信量为零或渐近增长,但对于特定协议的非渐近通信量知之甚少。我们将在此基础上构建的一个例外是参考文献 [ 10 ] 的“超比特”协议,它表征了具有无限纠缠、单个比特通信和单个比特输出的协议的功能,得到的答案让人想起了 Tsirelson 对 XOR 游戏的表征[ 11 , 12 ]。其他非渐近结果包括通信减少的具体例子(例如,使用纠缠从 3 比特减少到 2 比特[13])、随机接入编码中的量子优势[14,15]、量子通信功率与贝尔不等式的关系[16,17]、补充有 1 比特通信的局部隐变量模型[18],以及针对大型纠缠的低通信测试
由于其独特的属性组合:非挥发性,速度,密度和写入耐力,称为自旋转移磁性磁性随机接入记忆(STT-MRAM)的自旋记忆有望在物联网(IoT)的未来发展中起重要作用(IOT),并且在信息和通信技术中更笼统地发挥作用。这种类型的自旋装置通常是由材料制成的,其中一些可以归类为关键。最近的研究评估了磁随机访问记忆中包含的关键材料[1,2]。但是,在那些情况下,分析的记忆类型属于2000年代初期开发的第一代MRAM。如今,存储器设备被垂直于层平面磁化,并包含合成反铁磁铁(SAF)(SAF),该抗fiferromagnet(SAF)可为STT-MRAM参考层具有较低的流浪场提供高温。此SAF通常由钴(CO)和铂(PT)多层制成,抗铁磁性在薄扁桃(RU)层上耦合。由于铂金属(PGMS)的高体能量引起的,评估这些材料的普遍关注点是与其生产相关的环境风险。在这里首先报道对使用此类多层的环境和经济风险的评估,然后对其供应风险进行讨论。用CO/NI多层替换CO/PT多层替代可以导致与使用这些多层人士使用相关的能量需求或全球变暖潜力(GWP)的3-4个数量级。尽管如此,与PGMS相关的高供应风险仍然是提高意识的原因。基于垂直形状各向异性(PSA)的替代概念也可以在这些量中减少1-2个数量级。然而,对于Stt-Mram的情况,与硅晶片的质量相比,使用了少量的PGM层,这些硅晶片生长了这些类型的设备。因此,发现硅晶片制造的环境和经济影响要比STT-MRAM堆栈中纳入的PGM材料高得多。一个探索的可能性是基于Co/ni多层的SAF结构,其性能相似。还基于上述PSA概念提出了更具挑战性的选择。最后,我们解决了欧洲委员会确定的其他几种金属的案例,这些金属在MRAM(例如W或TA)中使用,最近都包括在2021年1月发布的欧盟冲突矿产法规中[3]。
NTN 解决方案 1 。计划中的 Release-18 工作仍包括 NTN 的标准化活动,以进一步定义无线电第 2 层和第 3 层细节,以允许非地面节点在无线接入网络 (RAN) 2 中运行的解决方案。NTN 可以为地面网络带来许多优势 [ 2 ]。促进网络传播,为目前未服务或服务不足的大型区域带来连接,在非正常情况下提供备用链路,例如主要地面基础设施中断或故障,并卸载地面网络,为用户提供额外的连接,以解决地面网络上的流量高峰并保持特定丢失或延迟敏感流的性能只是其中的几个。然而,尽管已经进行了大量研究和开发工作,但仍有几个挑战和悬而未决的问题需要妥善研究和解决,以实现地面和非地面网络之间的无缝集成 [ 3 , 4 ],例如定义适当的随机接入程序、定时提前策略和切换管理策略 [ 5 ]。人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 原理及相关解决方案的使用是通信网络演进的另一个重要支柱 [ 6 ]。再次查看 3GPP Release-18 计划内容列表,很明显其中包括“下一代 RAN (NG-RAN) 的 AI/ML”、“AI/ML - 空中接口”和“AI/ML 研究、多媒体编解码器、系统和服务”主题,更广泛地说,文献中有大量的研究贡献,其中还包括在 NTN 中采用 AL/ML 技术的研究和解决方案 [ 7 ]。无线电资源管理、移动性管理和非地面/地面网络集成只是 AI/ML 解决方案可以帮助改进的几个方面。然而,由于仍有挑战和悬而未决的问题需要研究和解决 [8],人们已经考虑将 AI/ML 策略全面集成到通信网络中,尤其是从标准化的角度来看,这是 6G 或超 5G (B5G) 网络演进的问题,而不是 5G 网络整合的问题。因此,这也反映在卫星-地面集成系统中 [9]。本文介绍了仍在进行的欧洲航天局 (ESA) 项目“数据驱动的实时网络管理网络控制器和编排器 - ANChOR”[10] 的现状,该项目旨在为卫星真正融入 5G 时代及以后做出进一步贡献。具体来说,我们将重点描述所考虑的场景之一、相关的网络架构和正在开发的系统原型(第 2 节)、用于驱动最佳卫星网关站动态选择的基于 AI 的方法(第 3 节)以及当前和初步获得的结果(第 4 和 5 节)。最后,在第 6 节得出结论。
6.4.4.1.12 接受用户发起的服务请求 ............................................................................................................. 68 6.4.5 大规模重新注册 ............................................................................................................................................. 69 6.4.5.1 MS 收到大规模重新注册广播时的程序 ............................................................................................. 69 6.4.6 取消注册 ............................................................................................................................................. 70 6.4.7 省电 ............................................................................................................................................. 70 6.4.7.1 概述 ............................................................................................................................................. 70 6.4.7.2 省电程序 ............................................................................................................................................. 71 6.4.7.2.1 基本省电程序 ............................................................................................................................. 71 6.4.8 身份验证程序 ............................................................................................................................................. 72 6.4.8.1 密钥管理 ............................................................................................................................................. 73 6.4.8.2 TSCC 对 MS 进行身份验证的身份验证程序 ...................................................................................................... 73 6.4.8.3 MS 的身份验证程序 .............................................................................................................................. 74 6.4.9 MS 眩晕/复活 ............................................................................................................................................. 74 6.4.9.1 不带身份验证的 MS 眩晕/复活 ............................................................................................................. 74 6.4.9.1.1 TSCC 的眩晕/复活程序 ............................................................................................................. 74 6.4.9.1.2 MS 的眩晕/复活程序 ............................................................................................................. 75 6.4.9.2 带身份验证的 MS 眩晕/复活 ............................................................................................................. 75 6.4.9.2.1 TSCC 带身份验证的眩晕/复活程序 ............................................................................................. 75 6.4.9.2.2 MS 带身份验证的眩晕/复活程序........................................................... 76 6.4.10 MS 终止............................................................................................................................................ 77 6.4.10.1 带 TSCC 身份验证的终止程序 ...................................................................................................... 77 6.4.10.2 带 MS 身份验证的终止程序 ............................................................................................................ 78 6.4.11 IP 连接建议 ............................................................................................................................................. 79 6.4.11.1 MS 的 IP 连接建议程序 ............................................................................................................. 79 6.4.11.1.1 注册尝试超时 ............................................................................................................................. 79 6.4.11.1.2 经过最大随机接入尝试次数后未收到应答响应 ............................................................. 80 6.4.11.1.3 MS 对邀请 MS 发送 IP 地址的 C_AHOY 的响应 ............................................................................. 80 6.4.11.1.4 主叫 MS 收到的对 IP 连接建议的最终确认 ............................................................................. 80 6.4.11.2 IP 连接建议程序6.4.12 未经请求的 MS 无线电检查 ...................................................................................................................... 80 6.4.13 补充用户数据服务 .............................................................................................................................. 81 6.4.14 MS 功率控制和发射机抢占控制 ............................................................................................................. 82 6.4.14.1 反向信道 ...................................................................................................................................... 82 6.4.14.2 功率控制程序 ...................................................................................................................................... 83 6.4.14.3 传输抢占控制程序 ...................................................................................................................... 83 6.5 统一数据传输机制 ...................................................................................................................................... 83 6.5.1 附加数据的格式 ................................................................................................................................ 86 6.5.1.1 UDT 块结构 ................................................................................................................................ 86 6.5.1.2 UDT 内容6.5.1.3 入站通道的 UDT 机制 .......................................................................................................... 88 6.6 调用流程 ........................................................................................................................................................................................... 89 6.6.1 语音呼叫和分组数据呼叫的通用程序 ...................................................................................................... 90 6.6.1.1 MS 可用性检查 ............................................................................................................................. 90 6.6.1.1.1 呼叫 MS 的可用性 ............................................................................................................. 90 6.6.1.1.2 作为呼叫一部分的被叫方的可用性 ............................................................................................. 91 6.6.1.1.3 一般 MS 无线电检查 ............................................................................................................. 91 6.6.1.2 呼叫取消 ............................................................................................................................. 91 6.6.1.2.1 取消 OACSU 呼叫 ............................................................................................................. 91 6.6.1.2.2 取消 FOACSU 呼叫 ............................................................................................................. 91 6.6.1.3 发送给呼叫 MS 的确认 ............................................................................................................. 92 6.6.1.4 被叫方应答机制..................................................................................................................................... 92 6.6.1.4.1 TSCC 对呼叫应答随机接入的响应............................................................................................... 93 6.6.1.4.2 MS 的呼叫方应答行为......................................................................................................................... 93 6.6.1.5 呼叫进度等待计时器的维护......................................................................................................................... 94 6.6.1.5.1 主叫 MS 的呼叫等待计时器......................................................................................................... 94 6.6.1.5.2 被叫 MS 的呼叫等待计时器......................................................................................................... 94 6.6.1.6 有效载荷信道分配......................................................................................................................................... 95 6.6.1.7 呼叫 ALLMSID、ALLMSIDL 和 ALLMSIDZ......................................................................................................... 95 6.6.2 语音呼叫程序......................................................................................................................................................... 96 6.6.2.1 TSCC 的语音呼叫程序................................................................................................................................ 97 6.6.2.1.1 TSCC 对单部分语音呼叫建立的响应................................................................................................... 97 6.6.2.1.2 TSCC 对多部分语音呼叫建立的响应 .......................................................................................... 97