Use of Artificial Intelligence in Next-Generation Wireless Network Infrastructures

Year 2023, Volume: 2 Issue: 2, 104 - 112, 14.11.2023

Remzi Gürfidan , Mevlüt Ersoy , Hilal Kartal

Abstract

The diversity in service requirements, applications, devices, and networks that emerges with the development of technology transforms into complex systems in next-generation wireless networks. Wireless communication technologies and infrastructures, which play a critical role in communication and are becoming increasingly widespread, stand out as a highly favourable and productive area for research. In particular, the popularity of research areas such as artificial intelligence, cyber security, and signal intelligence, where wireless network technologies are specialized, is growing rapidly every day. Next-generation wireless networks are needed to meet and serve the requirements of the complex networks of the future. The systematic use of big data with next-generation wireless networks will be effective in making the system intelligent. The use of artificial intelligence with next generation wireless network infrastructures will make an effective contribution to artificial intelligence services. In this paper, the developments in wireless networks over the years are analysed in detail. The standards and limitations of wireless technologies are clearly compared. There are debates on how artificial intelligence, the technology of today and the future, will be used in next generation wireless network infrastructures. We hope that this paper will guide future researchers by providing a comprehensive review on the integration of wireless communication technologies and artificial intelligence. We also hope to inspire researchers by providing more information about the applications and limitations of wireless networks in different domains. We hope that this study will shed light on the gaps in the literature for future studies.

Keywords

Artificial intelligence, wireless networks, next-generation wireless networks, 6G wireless networks, network infrastructures

Yeni Nesil Kablosuz Ağ Altyapılarında Yapay Zeka Kullanımı

Abstract

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte ortaya çıkan hizmet gereksinimleri, uygulamalar, cihazlar ve ağlardaki çeşitlilik, yeni nesil kablosuz ağlarda karmaşık sistemlere dönüşüyor. İletişimde kritik bir rol oynayan ve giderek yaygınlaşan kablosuz iletişim teknolojileri ve altyapıları, araştırmalar için oldukça elverişli ve verimli bir alan olarak öne çıkıyor. Özellikle kablosuz ağ teknolojilerinin uzmanlaştığı yapay zekâ, siber güvenlik ve sinyal zekâsı gibi araştırma alanlarının popülaritesi her geçen gün hızla artıyor. Geleceğin karmaşık ağlarının gereksinimlerini karşılamak ve bunlara hizmet etmek için yeni nesil kablosuz ağlara ihtiyaç duyulmaktadır. Yeni nesil kablosuz ağlar ile büyük verinin sistematik kullanımı, sistemin akıllı hale gelmesinde etkili olacaktır. Yapay zekanın yeni nesil kablosuz ağ altyapıları ile birlikte kullanılması yapay zeka hizmetlerine etkin bir katkı sağlayacaktır. Bu bildiride gerçekleştirilen çalışmada kablosuz ağlarda yıllar içinde yaşanan gelişmeler detaylı olarak analiz edilmiştir. Kablosuz teknolojilerin standartları ve sınırlılıkları açık bir şekilde karşılaştırılmıştır. Günümüzün ve geleceğin teknolojisi olan yapay zekânın yeni nesil kablosuz ağ altyapılarında nasıl kullanılacağı, yeri ve önemi üzerine tartışmalar yapılmaktadır. Bu bildirinin, kablosuz iletişim teknolojileri ve yapay zekanın entegrasyonu konusunda kapsamlı bir inceleme sunarak gelecekteki araştırmacılara yol göstereceğini umuyoruz. Ayrıca, kablosuz ağların farklı alanlardaki uygulamaları ve sınırlamaları hakkında daha fazla bilgi sağlayarak araştırmacılara ilham vermeyi umuyoruz. Bu çalışmanın gelecekte yapılacak çalışmalar için literatürdeki boşluklara ışık tutacağını umuyoruz.

Keywords

Yapay zeka, kablosuz ağlar, yeni nesil kablosuz ağlar, 6G kablosuz ağlar, ağ altyapıları

References

• N. Linge and A. Sutton, “The road to 4G”, J. Inst. Telecommun. Prof, vol. 8, no. 1, pp. 9-16. Jan. 2014.
• A.F.M.S. Shah, "A Survey From 1G to 5G Including the Advent of 6G: Architectures, Multiple Access Techniques, and Emerging Technologies" IEEE 12th Annual Computing and Communication Workshop and Conference (CCWC), Las Vegas, 2022, pp. 1117-1123.
• T.H. Kim, H. Adeli, “Advances in Computer Science and Information Technology AST/UCMA/ISA/ACN 2010 Miyazaki – Japan Conferences, vol. 6059, Berlin, Germany: Springer.
• V. Abramov, S. Li, M. Wang, E.W Wong and M. Zukerman, “Computation of blocking probability for large circuit switched networks”, IEEE Commun. Lett., vol.16, no. 11, pp. 1892-1895, Nov. 2012.
• R. Akkurt, “Wireless Mobile Communication Technologies from Past to Present”, Eur. J. Sci and Tech, vol. 28, pp 115-119, Nov. 2021.
• A.U. Gawas, “An overview on evolution of mobile wireless communication networks: 1G-6G”, Int. J. Recent Innov. Trends Comput. Commun., vol. 3, no. 5, pp. 3130-3133, May 2015.
• A. Chaturvedi, A.V. Dhuman, “A Future of 5G Wireless System”, J. Sci. Technol., vol. 6, special issue 01, pp. 47-52, Aug. 2021.
• R. Yadav, “Challenges and evolution of next generations wireless communication”, International Multi Conference of Engineers and Computer Scientists, (IMECS 2017), Hong Kong, 2017, pp. 1-5.
• A. Sutton and N. Linge, “Mobile network evolution within the UK”, J. Inst. Telecommun. Prof., vol. 9, no. 2, pp. 10-16, Jul. 2016.
• M. Karabulut, “Improvement of Internet/Network Based Applications”, M.Sc. Thesis, Institue of Science, Kahramanmaraş Sütçü İmam University, Kahramanmaraş, 2007.
• F.M. Asmare, F.M. Geremew and L. Getnet Ayalew, “A survey on 3G mobile network traffic performance and analysis in Ethiopia”, Cogent Eng., vol. 9, no. 1, pp. 1-12, Dec. 2021.
• M. Lin, H. Choi, T. Dawson and T. La Porta, “Network integration in 3G and 4G wireless networks”, 19th International Conference on Computer Communications and Networks, Zurich, Switzerland, Aug. 2010, pp. 1-8.
• S.Y. Hui and K.H. Yeung, “Challenges in the migration to 4G mobile systems”, IEEE Commun. Mag., vol. 41, no. 12, pp. 54-59, Dec. 2003.
• R. Khutey, G. Rana, V. Dewangan, A. Tiwari, A. Dewamngan, “Future of wireless technology 6G & 7G”, Int. J. Electr. Electron. Res., vol. 3, no. 2, pp. 583-585, April 2015.
• L. Dong, et al., “Introduction on IMT-2020 5G trials in China”, IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 35, no. 8, pp. 1849-1866, Aug. 2017.
• M. Simsek, A. Aijaz, M. Dohler, J. Sachs and G. Fettweis, "5G-Enabled Tactile Internet", IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 34, no. 3, pp. 460 – 473, March 2016.
• M. Shafi et al., "5G: A Tutorial Overview of Standards, Trials, Challenges, Deployment, and Practice", IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 35, no. 6, pp. 1201-1221, June 2017.
• Turkey Information and Communication Technologies Authority, “5G and Beyond, White Book”, (2021) [Online]. Available: https://btk.gov.tr/uploads/announcements/5g-ve-otesi-beyaz-kitap/5g-ve-otesi-beyaz-kitap.pdf
• Y. Zhao, G. Yu, H. Xu, “6G Mobile Communication Network: Vision, Challenges and Key Technologies”, Chinese Science: Information Science, Scientia Sinica Information, vol. 49, no. 8, pp. 963-987, May 2019.
• B. Zong, C. Fan, X. Wang, X. Duan, B. Wang and J. Wang, "6G Technologies: Key Drivers, Core Requirements, System Architectures, and Enabling Technologies”, IEEE Veh. Technol. Mag., vol. 14, no. 3, pp. 18-27, Sept. 2019.
• S. Kumar, “6G Mobile Communication Networks: Key Services and Enabling Technologies”, J. ICT Stand., vol. 10, no. 1, pp. 1-10, Feb. 2022.
• M. Ylianttila et al., “6g white paper: Research challenges for trust, security and privacy” arXiv preprint arXiv:2004.11665. 2020.
• G. Liu et al., "Vision, requirements and network architecture of 6G mobile network beyond 2030” China Commun., vol. 17, no. 9, pp. 92-104, Sept. 2020.
• FG-ML5G, I. Focus Group on Machine Learning for Future Networks Including 5G” (2019) [Online]. Available: https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/ml5g/Pages/default. aspx.
• M. Chen, U. Challita, W. Saad, C. Yin and M. Debbah, "Artificial Neural Networks-Based Machine Learning for Wireless Networks: A Tutorial", IEEE Commun. Surv. Tutor., vol. 21, no. 4, pp. 3039-3071, July 2019.
• R. Li et al., "Intelligent 5G: When Cellular Networks Meet Artificial Intelligence", IEEE Wirel. Commun. vol. 24, no. 5, pp. 175-183, Oct. 2017.
• D. Bega, M. Gramaglia, R. Perez, M. Fiore, A. Banchs and X. Costa-Pérez, "AI-Based Autonomous Control, Management, and Orchestration in 5G: From Standards to Algorithms", IEEE Netw., vol. 34, no. 6, pp. 14-20, Nov. 2020.