As one of the key communication scenarios in the 5th and also the 6th generation (6G) of mobile communication networks, ultra-reliable and low-latency communications (URLLC) will be central for the development of various emerging mission-critical applications. State-of-the-art mobile communication systems do not fulfill the end-to-end delay and overall reliability requirements of URLLC. In particular, a holistic framework that takes into account latency, reliability, availability, scalability, and decision making under uncertainty is lacking. Driven by recent breakthroughs in deep neural networks, deep learning algorithms have been considered as promising ways of developing enabling technologies for URLLC in future 6G networks. This tutorial illustrates how domain knowledge (models, analytical tools, and optimization frameworks) of communications and networking can be integrated into different kinds of deep learning algorithms for URLLC. We first provide some background of URLLC and review promising network architectures and deep learning frameworks for 6G. To better illustrate how to improve learning algorithms with domain knowledge, we revisit model-based analytical tools and cross-layer optimization frameworks for URLLC. Following that, we examine the potential of applying supervised/unsupervised deep learning and deep reinforcement learning in URLLC and summarize related open problems. Finally, we provide simulation and experimental results to validate the effectiveness of different learning algorithms and discuss future directions.


翻译:作为第五代和第六代(6G)移动通信网络的关键通信设想之一,极可靠和低纬度通信(URLLC)将是开发各种新出现的任务关键应用程序的核心。最先进的移动通信系统不能满足URLLC的端到端延迟和总体可靠性要求。特别是缺乏一个整体框架,其中考虑到潜伏性、可靠性、可用性、可扩展性以及不确定性下的决策。在深层神经网络最近突破的驱动下,深层次学习算法被视为开发未来6G网络URLLC赋能技术的可行方法。这一指导说明如何将通信和联网的域域知识(模型、分析工具和优化框架)纳入URLC的不同类型的深层次学习算法。我们首先提供URLC的一些背景,并审查有希望的网络架构和6G的深层学习框架。为了更好地说明如何用公开知识改进学习算法,我们重新审视了基于模型的分析工具和URLC的跨层优化框架。随后,我们讨论了在深层次的模拟和深层次学习过程中,我们进一步研究了将监督/验证结果和我们的未来学习结果。

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