Tekoälyn hyödyntäminen mobiiliverkon toiminnan optimoinnissa ja kehittämisessä - Kivisaari, Veikko (My University, 2024)
Viime vuosikymmenen aikana mobiiliverkkoteknologia on kehittynyt runsaasti. Mobiiliverkkoihin yhdistettyjen laitteiden määrä ja verkkojen tarjoamat yhteysnopeudet ovat kasvaneet nopeasti. Tekoälyä hyödynnetään mobiiliverkkojen toiminnan tukena yhä enemmän, ja tekoälyn hyödyntämisen määrä mobiiliverkkoteknologiassa tulee moninkertaistumaan kuluvan vuosikymmenen loppuun mennessä. Vuonna 2020, telekommunikaatioalan toimijoista 63,5 % oli alkanut investoida koneoppimisen käyttökohteiden kartoittamiseen mobiiliverkkoteknologiassa. Tämän kandidaatintutkielman tarkoituksena on kartoittaa, miten tekoälyä voidaan hyödyntää mobiiliverkkoteknologian toiminnan tehostamisessa. Tutkielmassa keskitytään aluksi tekoälyn määritelmään sekä mobiiliverkkoteknologian kehitykseen. Tutkielmassa käsitellään myös tekoälyn merkitystä mobiiliverkkojen toiminnalle sekä tekoälyn hyödyntämistä 5G verkon eri toimintojen ja käyttäjäkokemuksen optimointiin. Lopuksi tutkielmassa käsitellään 6G mobiiliverkkoteknologiaa sekä tekoälyn roolia seuraavan sukupolven mobiiliverkoissa. Tutkielman tarkoituksena on antaa laaja yleiskuva tekoälystä, mobiiliverkoista sekä siitä miten tekoäly vaikuttaa mobiiliverkkojen toimintaan. Tutkielma on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, ja aineistona on käytetty aihetta käsitteleviä tieteellisiä artikkeleita ja muuta aiheeseen liittyvää tieteellistä kirjallisuutta. Ensimmäisen sukupolven mobiiliverkot otettiin käyttöön vuonna 1979, ja siitä lähtien uusi mobiiliverkkosukupolvi on ilmestynyt noin kymmenen vuoden välein. 5G mobiiliverkko toi mukanaan useita teknologisia innovaatioita kuten mm. verkon viipalointi, keilanmuodostus, mmWave-lähetystaajuusalue sekä MIMO-antennitekniikka. Uusien teknologisten innovaatioiden myötä myös mobiiliverkon kuljettaman tietoliikenteen määrä on moninkertaistunut, joka tekee verkon tuottaman datan analysoinnista yhä työläämpää. Vastaukseksi kasvavan datamäärän analysointiin on esitetty tekoälyalgoritmien hyödyntämistä mobiiliverkkoteknologian tukena. Tekoälyn hyödyntäminen mobiiliverkkoteknologian tukena on aktiivisesti tutkittu aihe. 5G mobiiliverkkoteknologiassa tekoälyä ei toistaiseksi kyetä hyödyntämään verkon toiminnan automatisointiin, mutta sille löytyy siitä huolimatta useita käyttökohteita. Käyttökohteita ovat mm. signaalin reitityksen optimointi, verkon energiatehokkuuden parantaminen, verkon kuormituksen tasapainotus sekä MIMO-antennien toiminnan tehostaminen. Tekoälyn merkitys 5G teknologiassa tulee kasvamaan tulevaisuudessa, kun verkon kuljettama ja sen eri osien tuottama datamäärä kasvaa entisestään. Kuudennen sukupolven mobiiliverkkojen voi olettaa ilmestyvän vuoden 2030 tienoilla. 6G verkkojen tuomia uudistuksia olisivat mm. yli teratavun yhteysnopeudet, alle yhden millisekunnin vasteaika sekä mobiiliverkkojen laajeneminen myös avaruuteen satelliittien integraation kautta. Tekoälyn rooli 6G mobiiliverkkoteknologiassa on erittäin keskeinen. Tekoäly on määrä integroida osaksi 6G verkon rakennetta alusta pitäen, joka mahdollistaa mobiiliverkon älyllistämisen. Älykäs mobiiliverkko pystyy säätelemään verkon toimintaa autonomisesti siten, että palvelun laatu paranee ja verkon käytöstä aiheutuvat kustannukset alenevat samanaikaisesti.

Over the past decade, mobile network technology has developed significantly. The number of devices connected to mobile networks and the connection speeds provided by the networks have grown rapidly. Artificial intelligence (AI) is being utilized more and more to support the operation of mobile networks, and the utilization of AI in mobile network technology is expected to multiply by the end of the current decade. In 2020, 63.5% of telecommunications industry players had started investing in mapping the applications of machine learning in mobile network technology. The purpose of this bachelor's thesis is to map out how artificial intelligence can be utilized to enhance the operation of mobile network technology. The thesis initially focuses on the definition of artificial intelligence and the development of mobile network technology. The thesis also discusses the significance of artificial intelligence for the functioning of mobile networks and the utilization of artificial intelligence in optimizing the various functions and user experience of the 5G network. Finally, the thesis deals with 6G mobile network technology and the role of artificial intelligence in the next generation of mobile networks. The purpose of the thesis is to provide a broad overview of artificial intelligence, mobile networks, and how artificial intelligence affects the operation of mobile networks. The thesis has been carried out as a literature review, and the material used includes scientific articles and other scientific literature related to the topic. The first-generation mobile networks were introduced in 1979, and since then, a new mobile network generation has appeared approximately every ten years. The 5G mobile network brought with it several technological innovations such as network slicing, beamforming, mmWave transmission frequency range, and MIMO antenna technology. With the new technological innovations, the amount of data traffic carried by the mobile network has also multiplied, which makes analyzing the data produced by the network increasingly laborious. The utilization of artificial intelligence algorithms has been proposed as a response to the analysis of the growing amount of data. The utilization of artificial intelligence to support mobile network technology is an actively researched topic. In 5G mobile network technology, artificial intelligence cannot yet be utilized to automate the operation of the network, but there are still several use cases for it. Use cases include optimizing signal routing, improving network energy efficiency, balancing network load, and enhancing the operation of MIMO antennas. The importance of artificial intelligence in 5G technology will grow in the future as the amount of data carried by the network and produced by its various parts continues to increase. Sixth-generation mobile networks can be expected to emerge around 2030. The innovations brought by 6G networks would include connection speeds of over a terabit per second, a response time of less than one millisecond, and the expansion of mobile networks into space through the integration of satellites. The role of artificial intelligence in 6G mobile network technology is extremely central. Artificial intelligence is intended to be integrated into the structure of the 6G network from the ground up, which enables intelligent operation of the mobile network. An intelligent mobile network can autonomously regulate the operation of the network in such a way that the quality of service improves and the costs incurred from using the network decrease simultaneously.
Keywords: mobiiliverkot, tekoälyn sovellukset, koneoppiminen, syväoppiminen, 5G, 6G