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FedRDR: Algoritmo de Enrutamiento Basado en Destilación de Refuerzo Federado en Redes Asistidas por UAV para Fallos en la Infraestructura de Comunicación

Autores: Li, Jie; Liu, Anqi; Han, Guangjie; Cao, Shuang; Wang, Feng; Wang, Xingwei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

FedRDR: Algoritmo de Enrutamiento Basado en Destilación de Refuerzo Federado en Redes Asistidas por UAV para Fallos en la Infraestructura de Comunicación


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Tradicional
Internet de las cosas
Redes iot
Servicios de comunicación
Vehículos aéreos no tripulados
Algoritmo de enrutamiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las redes tradicionales de Internet de las Cosas (IoT) tienen una cobertura limitada y pueden experimentar fallos debido a desastres naturales que afectan a dispositivos IoT críticos, lo que dificulta su capacidad para proporcionar servicios de comunicación. Por lo tanto, cómo establecer el servicio de comunicación de red de manera más eficiente en presencia de puntos de fallo es el problema que resolvemos en este documento. Para abordar este problema, este estudio construye una arquitectura de transmisión de datos jerárquica y multidominio para una red de emergencia con vehículos aéreos no tripulados (UAV) empleados como dispositivos de comunicación centrales. Esta arquitectura expande la funcionalidad de los UAV como dispositivos clave de la red y proporciona una base teórica para su viabilidad como controladores y conmutadores de red inteligentes. En primer lugar, los controladores de UAV perciben el estado de la red y aprenden las características espaciotemporales de los enlaces de red aire-tierra. En segundo lugar, se desarrolla un algoritmo de enrutamiento dentro del dominio basado en la destilación de refuerzo federado (FedRDR), que mejora la capacidad de generalización del modelo de decisión de enrutamiento al aumentar las muestras de datos de entrenamiento. Se realizan experimentos de simulación y los resultados muestran que el tamaño medio de los datos de comunicación entre cada controlador de dominio y el servidor es de aproximadamente 45.3 KB al utilizar el algoritmo FedRDR. En comparación con la transmisión de parámetros a través de algoritmos de aprendizaje por refuerzo federado, FedRDR reduce el tamaño de los parámetros transmitidos en aproximadamente un 29%. Por lo tanto, el algoritmo de enrutamiento FedRDR ayuda a facilitar la transferencia de conocimiento, acelerar el proceso de entrenamiento de agentes inteligentes dentro del dominio y reducir los costos de comunicación en escenarios con recursos limitados para redes de UAV, y tiene un valor práctico.

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