پیشبرد ارتباطات موبایل 5G با هوش مصنوعی به سوی 6G ۲۰۲۳
Driving 5G Mobile Communications with Artificial Intelligence towards 6G 2023

*هدایت ارتباطات موبایلی 5G با هوش مصنوعی به سوی 6G*، به معرفی تلاش‌ها و مسیرهای نوآوری و توسعه مداوم در ارتباطات چندرسانه‌ای با تمرکز بر خدمات و کاربران می‌پردازد. نسل پنجم شبکه‌های بی‌سیم موبایلی، اولین استقرار خود را تا سال ۲۰۲۰ به انجام رساند، فاز اول تکامل خود را در سال ۲۰۲۲ تکمیل کرد و فاز انتقال 5G-Advanced به سوی نسل ششم را آغاز نمود. شاید یکی از مهم‌ترین نوآوری‌هایی که 5G به ارمغان آورده، رویکرد پلتفرمی به اتصال است؛ یعنی یک استاندارد واحد که می‌تواند با الزامات اتصال ناهمگون موارد استفاده بسیار متفاوت، سازگار شود. شبکه‌های 5G شامل فهرستی از الزامات مختلف، مشخصات فنی استاندارد شده و طیفی از گزینه‌های پیاده‌سازی با بازده طیفی، تأخیر و قابلیت اطمینان به عنوان معیارهای اصلی عملکرد هستند. در مسیر رسیدن به 6G، روش‌های یادگیری ماشین (ML) و هوش مصنوعی (AI) اخیراً رویکردهای جدیدی را برای مدل‌سازی، طراحی، بهینه‌سازی و پیاده‌سازی سیستم‌ها پیشنهاد داده‌اند. آن‌ها اکنون به فناوری‌های بالغی تبدیل شده‌اند که بسیاری از زمینه‌های تحقیقاتی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشند.

حوزه ارتباطات چندرسانه‌ای بی‌سیم به طور چشمگیری توسعه یافته و تعداد زیادی از مفاهیم، ایده‌ها، مشخصات فنی، استانداردهای موبایلی، اختراعات و مقالات را تولید کرده است. شناسایی ایده‌های اساسی و ارتباطات پیچیده آن‌ها به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کند.

کتاب به سه بخش اصلی تقسیم شده است که هر بخش شامل چهار یا پنج فصل است:

* ارتباطات پیشرفته 5G
* اتوماسیون شبکه‌ها و ارتباطات مبتنی بر یادگیری ماشین
* هوش مصنوعی به سوی 6G

بخش اول به بحث در مورد سه سناریوی اصلی و مشخصات استاندارد موارد استفاده 5G (eMBB، URLLC، mMTC)، سیستم‌های خودرویی فراتر از 5G و معماری لبه کارآمد در زیرساخت NFV می‌پردازد. در بخش دوم، روش‌شناسی‌های مختلف مبتنی بر AI/ML و چالش‌های تحقیقاتی باز در معرفی هوش مصنوعی اشیاء 5G-AIoT، زمان‌بندی در سیستم‌های ارتباطی 5G/6G، کاربرد تکنیک‌های DL در مدولاسیون، تشخیص و کدگذاری کانال و همچنین ابزارهای متن‌باز 5G برای آزمایش‌ها و تست ارائه شده است. بخش سوم راه را برای سناریوهای استقرار خدمات نوآورانه مختلف از جمله فناوری‌ها و کاربردهای اتصال هوشمند 5G/6G، واقعیت توسعه‌یافته مبتنی بر هوش مصنوعی، معماری یکپارچه 5G-IoT در شبکه‌های هوشمند نسل بعدی، الزامات حفظ حریم خصوصی در دنیای فوق‌متصل و ارزیابی موارد استفاده نماینده 6G و روندهای فناوری هموار می‌کند.

این کتاب توسط متخصصان این حوزه از اروپا و موریس نوشته شده است که ترکیبی از مفاهیم علمی و مهندسی را در بر می‌گیرد که این عصر ارتباطات بی‌سیم نوظهور را پوشش می‌دهد. این کتاب یک منبع مرجع بسیار خوب برای متخصصان مخابرات، مهندسان و دست‌اندرکاران حوزه‌های مختلف عمودی 5G و در نهایت، مبنایی برای دروس دانشجویی در سیستم‌های بی‌سیم 5G/6G است.

Driving 5G Mobile Communications with Artificial Intelligence towards 6G presents current work and directions of continuously innovation and development in multimedia communications with a focus on services and users. The fifth generation of mobile wireless networks achieved the first deployment by 2020, completed the first phase of evolution in 2022, and started transition phase of 5G-Advanced toward the sixth generation. Perhaps one of the most important innovations brought by 5G is the platform-approach to connectivity, i.e., a single standard that can adapt to the heterogeneous connectivity requirements of vastly different use cases. 5G networks contain a list of different requirements, standardized technical specifications and a range of implementation options with spectral efficiency, latency, and reliability as primary performance metrics. Towards 6G, machine learning (ML) and artificial intelligence (AI) methods have recently proposed new approaches to modeling, designing, optimizing and implementing systems. They are now matured technologies that improve many research fields significantly.

The area of wireless multimedia communications has developed immensely, generating a large number of concepts, ideas, technical specifications, mobile standards, patents, and articles. Identifying the basic ideas and their complex interconnections becomes increasingly important.

The book is divided into three major parts, with each part containing four or five chapters:

• Advanced 5G communication
• Machine learning-based communication and network automation
• Artificial Intelligence towards 6G

The first part discusses three main scenarios and standard specification of 5G use cases (eMBB, URLLC, mMTC), vehicular systems beyond 5G, and efficient edge architecture on NFV infrastructure. In the second part, different AI/ML-based methodologies and open research challenges are presented in introducing 5G-AIoT artificial intelligence of things, scheduling in 5G/6G communication systems, application of DL techniques to modulation, detection, and channel coding as well as 5G Open Source tools for experimentations and testing. The third part paved the way to deployment scenarios for different innovative services including technologies and applications of 5G/6G intelligent connectivity, AI-assisted eXtended Reality, integrated 5G-IoT architecture in next-generation Smart Grid, privacy requirements in a hyper-connected world, and evaluation of representative 6G use cases and technology trends.

The book is written by field experts from Europe and Mauritius who introduce a blend of scuentific and engineering concepts covering this emerging wireless communication era. It is a very good reference book for telecom professionals, engineers, and practitioner in various 5G vertical domains and, finally, a basis for student courses in 5G/6G wireless systems.