Дослідження функціональних параметрів інфокомунікаційних мереж 6G

ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХ МЕРЕЖ 6G

RESEARCH OF FUNCTIONAL PARAMETERS OF INFOCOMMUNICATION NETWORKS 6G

Сторінки: 46-52. Номер: №6, 2022 (315)  
Автори:
ВАСИЛЬКІВСЬКИЙ Микола
Вінницький національний технічний університет
ORCID ID: 0000-0002-6586-2563
e-mail: mvasylkivskyi@gmail.com
КОЛОМІЄЦЬ Альона
Вінницький національний технічний університет
ORCID: 0000-0002-7665-6247
e-mail: alona.kolomiets.vnt@gmail.com
ГРАБЧАК Назарій
Вінницький національний технічний університет
e-mail: nazarii.hrabchak@gmail.com
VASYLKIVSKYI Mykola
KOLOMIETS Alyona
HRABCHAK Nazarii
Vinnytsia National Technical University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6-46-52

Анотація мовою оригіналу

В роботі наведено результати досліджень технології 6G, яка дозволить інтегрувати всі типи доступу в одному мобільному телефоні, забезпечуючи плавне перемикання між послугами. Розглянуто нові варіанти використання мобільних мереж, такі як зондування та штучний інтелект, що формують нові показники якості інформаційної послуги – роздільну здатність зондування та ймовірність виведення. Для нових застосувань розглянуто перспективи подальших досліджень пов’язаних з ними показників, наприклад, гнучкості та масштабованості для підтримки власних сервісів штучного інтелекту та рівня надійності мережі. Розглянуто перспективи розвитку електронної охорони здоров’я на основі систем мобільного зв’язку з підвищеними вимогами щодо надійності, доступності, безпеки та конфіденційності. Досліджено платформу для переміщення з повітряною мобільністю різних датчиків і камер високої роздільної здатності для різних галузей промисловості на основі безпілотних літальних апаратів. Розглянуто фундаментальні енергетичні обмеження обчислень, пов’язаних з обробкою інформації, які є важливим кроком на шляху успішного розгортання бездротових мереж 6G. Тому при проектуванні архітектури інфокомунікаційної системи 6G необхідно в повній мірі враховувати вплив моделей, алгоритмів та обладнання штучного інтелекту на енергоспоживання, щоб забезпечити економічну вигоду клієнтам з відповідними операційними витратами системи.
Ключові слова: інфокомунікаційна система, технологія 6G, штучний інтелект, безпілотний літальний апарат, ключовий показник ефективності, безпровідна мережа.

Розширена анотація англійською  мовою

The work presents the results of research into 6G technology, which will allow integrating all types of access in one mobile phone, ensuring smooth switching between services. New options for the use of mobile networks, such as sensing and artificial intelligence, are considered, which form new indicators of the quality of the information service – the resolution of sensing and the probability of output. For new applications, the prospects for further research into related indicators, such as flexibility and scalability to support own artificial intelligence services and network reliability level, are considered. Prospects for the development of electronic health care based on mobile communication systems with increased requirements for reliability, availability, security and confidentiality are considered. A platform for aerial mobility of various high-resolution sensors and cameras for various industries based on unmanned aerial vehicles has been investigated. The fundamental energy limitations of calculations related to information processing, which are an important step on the way to the successful deployment of 6G wireless networks, are considered.
In the design of next-generation wireless communication networks, it has been determined that traditional AI optimization algorithms (such as federated learning) usually consider the bandwidth or delay of wireless connections as a weight for distributed multiprocessor data exchange, without considering the power energy bounds between different devices in different regions. This ambiguous consideration of AI energy limitations or power costs may lead to a large divergence between the design of a wireless network and the actual deployment of AI in the future. For this reason, equal importance must be attached to green AI and green communications. Therefore, when designing the architecture of the 6G information communication system, it is necessary to fully consider the impact of artificial intelligence models, algorithms and equipment on energy consumption to provide economic benefits to customers with corresponding operating costs of the system.
The peculiarities of providing users with access to Internet services at any time through the same device regardless of their location, which is one of the ultimate goals of creating effective wireless networks, are discussed. The proposed concept of green AI called Oncefor-All (once and forever), according to which it is proposed to train an information communication network with further specialization during deployment will allow for efficient logical implementation on many devices, taking into account the given resource constraints. At the same time, terrestrial and non-terrestrial 6G networks will be fully integrated at the system level, ensuring the convergence of services, radio interfaces, networks and user devices. By organically combining these two access environments into one converged multi-layer heterogeneous network covering the entire globe, 6G technology will provide users with the same service. Ensuring the global delivery of mobile services will be an important aspect of the development of the 6G network.
Keywords:  information communication system, 6G technology, artificial intelligence, unmanned aerial vehicle, key performance indicator, wireless network.

Література

1. Hernandez D. and Brown T. B. Measuring the algorithmic efficiency of neural networks, arXiv preprint arXiv:2005.04305, 2020.
2. Cai H., Gan C., Wang T., Zhang Z., Han S. Once-for-all: Train one network and specialize it for efficient deployment, arXiv preprint arXiv:1908.09791, 2019.
3. Pizzo A., Marzetta T. L., Sanguinetti L. Degrees of freedom of holographic MIMO channels, in Proc. 2020 IEEE 21st International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC). IEEE, 2020, pp. 1–5.
4. Wong K. K., Tong K. F., Chu Z., Zhang Y. A vision to smart radio environment: Surface wave communication superhighways, arXiv preprint arXiv: 2005.14082, 2020.
5. Bortnyk G., Vasylkivskyi M., Kychak V. High-Processing Method of Spectral Analysis Wide-Signals. 2019 International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo), 2019, pp. 1-4, doi: 10.1109/UkrMiCo47782.2019.9165507.
6. Васильківський М. В. Оцінювання енергетичних характеристик радіоканалів міліметрового діапазону / М. В. Васильківський, О. І. Мельничук, О. В. Стальченко // Матеріали I Міжнародної науково-технічної конференції “Сучасні проблеми інфокомунікацій, радіоелектроніки та наносистем (СПІРН-2019)», Вінниця, 14-16 листопада 2019 р. – 2019. – С. 80–81.
7. Бортник Г. Г. Методи та засоби  цифрового  оброблення  радіосигналів  для систем  безпеки  та  моніторингу  :  монографія  /  Г.  Г.  Бортник, М. В. Васильківський, В. М. Кичак. – Вінниця : ВНТУ, 2020. – 126  с.
8. Бортник Г. Г. Метод розширення динамічного діапазону аналого-цифрових трактів засобів цифрового оброблення радіосигналів / Г. Г. Бортник, М. В. Васильківський, Р. М. Вітер // Вісник Хмельницького національного університету. Серія “Технічні науки”. – 2020. – № 1 (281). – С. 48–51.
9. Васильківський М. В. Оптимізація параметрів інфокомунікаційних мереж п’ятого покоління / М. В. Васильківський, С. О. Болдинюк // Матеріали I Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні проблеми інфокомунікацій, радіоелектроніки та наносистем (СПІРН-2019)», Вінниця, 14-16 листопада 2019 р. – С. 68–69.
10. Кичак В. М. Технології надпровідних приймачів терагерцового діапазону / В. М. Кичак, М. В. Васильківський // Матеріали тринадцятої міжнародної науково-технічної конференції “Перспективи телекомунікацій”, 15–19 квітня 2019 р. – Київ : Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”. – С. 222–224.

References

1. Hernandez D. and Brown T. B. Measuring the algorithmic efficiency of neural networks, arXiv preprint arXiv:2005.04305, 2020.
2. Cai H., Gan C., Wang T., Zhang Z., Han S. Once-for-all: Train one network and specialize it for efficient deployment, arXiv preprint arXiv:1908.09791, 2019.
3. Pizzo A., Marzetta T. L., Sanguinetti L. Degrees of freedom of holographic MIMO channels, in Proc. 2020 IEEE 21st International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC). IEEE, 2020, pp. 1–5.
4. Wong K. K., Tong K. F., Chu Z., Zhang Y. A vision to smart radio environment: Surface wave communication superhighways, arXiv preprint arXiv: 2005.14082, 2020.
5. Bortnyk G., Vasylkivskyi M., Kychak V. High-Processing Method of Spectral Analysis Wide-Signals. 2019 International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo), 2019, pp. 1-4, doi: 10.1109/UkrMiCo47782.2019.9165507.
6. Vasylkivskyi M. V. Otsiniuvannia enerhetychnykh kharakterystyk radiokanaliv milimetrovoho diapazonu / M. V. Vasylkivskyi, O. I. Melnychuk, O. V. Stalchenko // Materialy I Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii “Suchasni problemy infokomunikatsii, radioelektroniky ta nanosystem (SPIRN-2019)», Vinnytsia, 14-16 lystopada 2019 r. – 2019. – S. 80–81.
7. Bortnyk H. H. Metody ta zasoby  tsyfrovoho  obroblennia  radiosyhnaliv  dlia system  bezpeky  ta  monitorynhu  :  monohrafiia  /    H.  Bortnyk, M. V. Vasylkivskyi, V. M. Kychak. – Vinnytsia : VNTU, 2020. – 126  s.
8. Bortnyk H. H. Metod rozshyrennia dynamichnoho diapazonu analoho-tsyfrovykh traktiv zasobiv tsyfrovoho obroblennia radiosyhnaliv / H. H. Bortnyk, M. V. Vasylkivskyi, R. M. Viter // Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu. Seriia “Tekhnichni nauky”. – 2020. – № 1 (281). – S. 48–51.
9. Vasylkivskyi M. V. Optymizatsiia parametriv infokomunikatsiinykh merezh piatoho pokolinnia / M. V. Vasylkivskyi, S. O. Boldyniuk // Materialy I Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii «Suchasni problemy infokomunikatsii, radioelektroniky ta nanosystem (SPIRN-2019)», Vinnytsia, 14-16 lystopada 2019 r. – S. 68–69.
10. Kychak V. M. Tekhnolohii nadprovidnykh pryimachiv terahertsovoho diapazonu / V. M. Kychak, M. V. Vasylkivskyi // Materialy trynadtsiatoi mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii “Perspektyvy telekomunikatsii” , 15–19 kvitnia 2019 r. – Kyiv : Natsionalnyi tekhnichnyi universytet Ukrainy “Kyivskyi politekhnichnyi instytut imeni Ihoria Sikorskoho”. – S. 222–224.