البحث المتقدم

إنترنت الأشياء (IoT) للجيل القادم الأنظمة الذكية: استعراض التحديات الحالية ، اتجاهات وآفاق المستقبل الناشئة 5G-IoT سيناريوهات

Title Internet of Things (IoT) for Next-Generation Smart Systems: A Review of Current Challenges, Future Trends and Prospects for Emerging 5G-IoT Scenarios

الباحث الرئيس خواجة بلال احمد محمود
التخصص: الهندسة الكهربائية
التخصص الدقيق: 5G Communication Systems and Internet of Things (IoT
المستخلص: أصبح الانترنت والاتصالات اللاسلكية الذكية (IoT) من الجيل الخامس في الزمن الحالي منتشر بصورة كبيرة واضحة. تتجلى تلك الصورة في أمثلة كثيرة في حياتنا اليومية مثل تقنية الواقع الافتراضي، وتحميل فيديوهات عالية الدقة بدون انقطاع، وتصنيع سيارات ذاتية القيادة بدون سائق، والبيئة الذكية، والرعاية الصحية الإلكترونية، وما إلى ذلك من تقنيات حديثة. تواجه هذه التطبيقات الحديثة تحديات كثيرة منها ضرورة توفير معدلات بيانات عالية، وعرض نطاق ترددي كبير، وزيادة كبية في السعة، وزمن انتقال منخفض، وإنتاجية عالية. وعلى الرغم من هذه التحديات، أحدثت هذه الاتصالات ثورة كبيرة في العالم من خلال توفير اتصال سلس بين الشبكات غير المتجانسة وتقديم تقنية التوصيل والتشغيل للمستخدم النهائي في سهولة ويسر، وإمكانية التحكم في الاشياء عن بعد. في هذه الورقة البحثية نقدم نظرة شاملة وعامة لفهم هذه التقنية الحديثة من وجهة نظر اتجاهاتها الإحصائية / والبنية التحتية المطلوبة، واستخدامها، والتحديات المتوقعة، وآفاق استخدامها في المستقبل. تقدم الورقة أيضًا نظرة عامة مفصلة وشاملة لسيناريو تصنيع هذا الجيل الناشئ والحديث من تكنولوجيا الاتصالات الخلوية. توفر الشبكات الخلوية من الجيل الخامس (5G) تقنيات تمكين رئيسية للمساعدة في نشر هذه التكنولوجيا الحديثة في كل نواحي الحياة لتسهيل حياة البشر. وتشمل هذه العوامل تجميع شركات الاتصالات، ومخرجات متعددة المدخلات (MIMO) ، والمعالجة المنسقة متعددة النقاط (CoMP) ، والاتصالات من جهاز إلى جهاز (D2D) ، وشبكة النفاذ الراديوي المركزي (CRAN) ، والبرمجيات عن طريق شبكات الاستشعار اللاسلكية المحددة (SD-WSN) ، والمحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) وأجهزة الراديو المعرفية (CRs) هذا العمل البحثي يقدم مراجعة شاملة لهذه التقنيات التمكينية الرئيسية وتناقش أيضًا حالات الاستخدام الناشئة الجديدة لـلجيل الخامس 5G مدفوعة بالتطورات في الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والعميق ومبادرات 5G المستمرة وجودة الخدمة (QoS) في متطلبات 5G وإمكانية عمل قوانين حاكمة لهذه التكنولوجيا الحديثة. أخيرًا، تناقش الورقة التحديات في تنفيذ الجيل الخامس للاتصالات وانترنت الأشياء نظرًا لارتفاع معدلات البيانات التي تتطلب انشاء منصات فضائية افتراضية كبيرة للبيانات بالإضافة إلى استحداث مجموعة كبيرة من البرامج الحديثة التي تربط الأجهزة الالكترونية بهذه المنصات الافتراضية
Abstract: The Internet of Things (IoT)-centric concepts like augmented reality, high-resolution video streaming, self-driven cars, smart environment, e-health care, etc. have a ubiquitous presence now. These applications require higher data-rates, large bandwidth, increased capacity, low latency and high throughput. In light of these emerging concepts, IoT has revolutionized the world by providing seamless connectivity between heterogeneous networks (HetNets). The eventual aim of IoT is to introduce the plug and play technology providing the end-user, ease of operation, remotely access control and configurability. This paper presents the IoT technology from a bird's eye view covering its statistical/architectural trends, use cases, challenges and future prospects. The paper also presents a detailed and extensive overview of the emerging 5G-IoT scenario. Fifth Generation (5G) cellular networks provide key enabling technologies for ubiquitous deployment of the IoT technology. These include carrier aggregation, multiple-input multipleoutput (MIMO), massive-MIMO (M-MIMO), coordinated multipoint processing (CoMP), device-to-device (D2D) communications, centralized radio access network (CRAN), software-defined wireless sensor networking (SD-WSN), network function virtualization (NFV) and cognitive radios (CRs). This paper presents an exhaustive review for these key enabling technologies and also discusses the new emerging use cases of 5G-IoT driven by the advances in artificial intelligence, machine and deep learning, ongoing 5G initiatives, quality of service (QoS) requirements in 5G and its standardization issues. Finally, the paper discusses challenges in the implementation of 5G-IoT due to high data-rates requiring both cloud-based platforms and IoT devices based edge computing.
الحالة: محكم ومنشور
جهة التحكيم: IEEE, USA
دار النشر: IEEE, USA
سنة النشر: 2020
تحويل التاريخ