6G网络中的移动边缘计算与AI融合架构

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

房玉超 生坤星 苏麟 周源 彭建华

辽宁理工职业大学 辽宁 锦州 121007

摘要

随着6G网络的逐步发展,移动边缘计算(MEC)和人工智能(AI)的融合架构在提升网络性能、降低延迟以及增强数据处理能力方面展现出巨大的潜力。MEC通过将计算和存储功能下沉到网络边缘,可以显著提高6G网络的响应速度和服务质量,而AI则能够在实时数据分析、网络优化和智能决策中发挥关键作用。本文探讨了6G网络中MEC与AI融合架构的关键技术、优势与挑战,分析了其在智能交通、智能制造等领域的应用前景,并提出了发展过程中可能面临的安全性、隐私保护以及标准化问题。最后,本文展望了MEC与AI融合架构在6G网络中的未来发展趋势。


关键词

6G网络:移动边缘计算:人工智能:低延迟

正文


0. 引言

6G网络作为下一代移动通信技术的核心,将大幅提升网络的性能和能力,尤其是在智能化和低延迟需求方面。移动边缘计算(MEC)和人工智能(AI)的融合架构被视为应对这些挑战的关键技术。MEC通过将计算任务从核心网络转移到边缘服务器,降低了数据传输延迟,并提高了网络响应速度,特别适用于自动驾驶、智能医疗等应用场景。同时,AI的加入能够使网络更智能化,优化资源管理和决策过程。

1. 6G网络中的移动边缘计算

1.1 移动边缘计算的基本概念

移动边缘计算(MEC)这项技术可将计算、存储、网络功能下沉至网络边缘地带,不同于传统集中式计算模式,MEC把计算资源布置在离用户更近之处,能明显削减数据传输的时间,提升网络反应速度,6G网络中MEC的应用集中于实时数据处理、低延迟服务与本地化数据分析等领域。

6G网络环境里,MEC 能给予用户更为高效的服务,尤其是在对延迟要求较低的应用情形中,诸如自动行驶、智能制造业、虚拟现实技术等,MEC可显著降低核心网络的负荷,提升网络资源的运用效率。

1.2 MEC的优势与挑战

MEC作为6G网络关键构成,展现出如下若干明显优势:

①低延迟:把计算资源布置到网络边缘,数据无需进行远距离的传送,可明显削减通信延迟,达成实时的要求。

②带宽优化:MEC具备处理海量数据流量的能力,把计算任务分配至边缘服务器,降低了核心网络的压力,提升了带宽利用效能。

③节能:借助边缘计算,能削减数据传输进程里的能耗,提升网络的综合能效。

然而,MEC部署存在若干挑战:

①资源分配问题:怎样对边缘节点的计算、存储和网络资源进行合理分配,以适应多样应用需求,依旧是个棘手难题。

②安全性问题:边缘计算分布式架构使网络攻击潜在风险上升,保障边缘计算安全是关键难题。

③标准化问题:MEC标准未达成统一,不同厂商和网络运营商在技术兼容性方面的问题亟须处理。

2. 6G网络中AI技术的关键技术

2.1 人工智能算法的优化

6G网络环境下,鉴于用户数大幅增加以及数据流量不断攀升,常规人工智能(AI)算法面临实时性与精度的双重难题,常规算法常依托中心化计算体系,这会造成数据传输滞后以及计算效能降低,尤其是处于需要迅速响应的应用情形里,像无人驾驶、智能生产、智慧医疗等,优化AI算法是提高6G网络效率的核心。

6G网络需应用深度学习、强化学习等算法,需要算法能够应对复杂且多变的网络条件,基于边缘计算(MEC)架构,AI算法可在贴近数据源的地方实施加速推理,进而显著降低数据传输时长与计算资源的耗费,借助量化与剪枝手段对深度神经网络模型加以优化,以实现其在边缘设备上的高效运转。

2.2 数据处理与分析

显著体现6G网络特性的是大规模数据的产生与流通,从用户制造的数据到设备间信息交互,数据量既大又复杂,对这些巨量数据进行高效处理与分析,6G网络中AI技术的一项关键工作,特别是机器学习与数据挖掘手段,可助力网络从大量实时数据里挖掘有价值信息,还能为运营商给予决策方面的支撑。

借助大数据剖析,AI能够辨认出数据流当中的样式、趋向以及潜在的阻碍或问题,借助深度神经网络算法,AI 可对网络流量开展分析,预判网络拥塞状况,为流量管控与资源调配提供支撑,AI能借助智能的数据分类与聚类手段,从大量数据里提炼关键内容,协助网络运营商精确地进行需求预判、故障定位及优化操作[1]

2.3 智能化网络管理

6G网络管理中AI的应用是实现自动化与智能化运维的核心要素,伴随网络规模拓展与复杂度提升,传统手动管理模式已无法达到实时与精准的要求,AI可凭借自主学习与智能判定,自动实施网络设定、故障监测、流量管控等任务,进而增强网络管理的效能与稳定性。

借助MECAI可对网络状态进行实时剖析,依照数据流、带宽要求和设备负荷等要素,自动对网络配置做出调整,保障网络资源得以高效利用,网络异常发生之际,自动开展故障排查,快速找出问题所在并给出应对方案,防止人工介入造成的延迟,AI可凭借预测算法,预估网络后续的负载与需求,预先开展网络资源的分配工作,保证网络服务达到应有质量。

2.4 多层次智能决策

6G网络的复杂特性促使AI而非仅在单一层面进行智能决策,依靠多维度的智能合作,达成整体最优,网络的各层级,如接入层级、边缘计算层级和核心网络层级,均面临着独特的任务与挑战,AI要对这些层次开展无缝协调与合作。

AI可对用户接入及资源分配开展智能调度,保障用户接入质量与网络运行效率,处于边缘计算范畴,AI按照实时数据处理的需求对资源进行调度,对计算任务的分派加以优化,借推理加速增强数据处理效能,在核心网络层面,AI可实施宏观的流量调控、带宽改良与网络拓扑的调整,让全网资源配置达到最优[2]

3.6G网络里移动边缘计算与AI融合架构的拓展

3.1 跨层次协同优化

6G网络中MECAI相融合的架构需对多个层次实施协同优化,接入层、边缘计算层和核心网络层需达成无间协作与资源互通,保障系统高效运转,边缘计算与AI要在不同网络层级间对计算任务、存储资源和网络带宽开展灵活调配与优化,以适应复杂网络状况与动态变化的应用要求,跨层级协同优化可提升整体网络效能、削减延迟,同时减少资源的无谓消耗。

3.2 安全性与隐私保护

伴随数据量急剧增加,6G网络里的数据安全与隐私保护事宜愈发关键,MECAI融合的架构里,数据的传输和处理常涉及大量用户敏感信息,让系统面临更多安全方面的难题,为保证用户隐私得以维护,MECAI系统需配备高效加密算法与隐私防护措施,实施数据加密与匿名化操作,保证处理期间数据不会外泄,是维护系统安全和保护用户隐私的根本。

3.3 标准化与互操作性

要达成MECAI融合架构在全球的有效部署目标,迫切需要确立统一的技术准则与协定,因各地区与运营商的技术框架和标准存在差别,让不同厂商的设备、系统和网络实现互操作性成了一大难题,构建通用的MECAI融合架构准则,可提高网络运营商和设备制造商的协作效能,促进技术的推广与互操作性[3]

结论

6G网络中的MECAI融合架构具有重要的技术优势,能够显著提升网络性能和智能化水平。通过在网络边缘部署计算资源,MEC能够降低数据传输延迟,满足实时性要求,而AI技术则能为网络提供智能决策和自动化管理支持。尽管MECAI融合架构为6G网络带来了诸多优势,但在实际部署中仍面临诸如资源分配、安全性、隐私保护和标准化等挑战。未来,随着技术的不断进步,MECAI的融合架构将在6G网络中发挥越来越重要的作用,为各种智能应用提供强大的支持。

参考文献

[1]虎敏,杨军. 移动边缘计算融合区块链的技术与应用综述[J/OL].计算机工程与应用,1-20[2025-08-23].https://link.cnki.net/urlid/11.2127.TP.20250519.1358.006.

[2]刘春林,秦进. 面向5G网络的移动边缘计算节点部署算法设计[J].计算机仿真,2022,39(12):436-439+473.

[3]王浩. 基于移动边缘计算的低时延5G网络研究[J].湖南邮电职业技术学院学报,2022,21(03):13-15+24.

 

作者简介:房玉超(1995-),性别:男,籍贯:辽宁建平人,民族:汉族,学历:硕士研究生,职称:助教,研究方向:边缘计算

本文系辽宁省教育厅项目,项目名称:移动边缘计算卸载策略的研究,项目编号:JYTMS20230979

 


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