Un CNN acelerado por FPGA con agrupamiento de suma paralelizado para enrutamiento en tiempo real a bordo en redes de satélites de órbita baja dinámica
Autores: Kim, Hyeonwoo; Park, Juhyeon; Lee, Heoncheol; Won, Dongshik; Han, Myonghun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un CNN acelerado por FPGA con agrupamiento de suma paralelizado para enrutamiento en tiempo real a bordo en redes de satélites de órbita baja dinámica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Tiempo real
Enrutamiento a bordo
órbita terrestre baja
Redes de satélites LEO
Aprendizaje profundo por refuerzo
Procesadores heterogéneos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
Este documento aborda el problema del enrutamiento a bordo en tiempo real para redes dinámicas de satélites de órbita terrestre baja (LEO). Es difícil aplicar algoritmos de enrutamiento generales a redes LEO dinámicas debido a los cambios frecuentes en la topología de los satélites causados por la desconexión entre los satélites en movimiento. Se pueden considerar modelos de aprendizaje profundo por refuerzo (DRL) entrenados por diversas redes dinámicas. Sin embargo, dado que el proceso de inferencia con el modelo DRL requiere un tiempo de cálculo demasiado largo debido a múltiples operaciones de capa convolucional, no es práctico aplicarlo a una computadora a bordo en tiempo real (OBC) con recursos informáticos limitados. Para resolver el problema, este documento propone un método práctico de codesign con procesadores heterogéneos para paralelizar y acelerar una parte de las múltiples operaciones de capa convolucional en una matriz de compuerta programable en campo (FPGA). El método propuesto fue probado con un OBC basado en procesador heterogéneo real y demostró que el método propuesto era aproximadamente 3.10 veces más rápido que el método convencional, logrando los mismos resultados de enrutamiento.
Descripción
Este documento aborda el problema del enrutamiento a bordo en tiempo real para redes dinámicas de satélites de órbita terrestre baja (LEO). Es difícil aplicar algoritmos de enrutamiento generales a redes LEO dinámicas debido a los cambios frecuentes en la topología de los satélites causados por la desconexión entre los satélites en movimiento. Se pueden considerar modelos de aprendizaje profundo por refuerzo (DRL) entrenados por diversas redes dinámicas. Sin embargo, dado que el proceso de inferencia con el modelo DRL requiere un tiempo de cálculo demasiado largo debido a múltiples operaciones de capa convolucional, no es práctico aplicarlo a una computadora a bordo en tiempo real (OBC) con recursos informáticos limitados. Para resolver el problema, este documento propone un método práctico de codesign con procesadores heterogéneos para paralelizar y acelerar una parte de las múltiples operaciones de capa convolucional en una matriz de compuerta programable en campo (FPGA). El método propuesto fue probado con un OBC basado en procesador heterogéneo real y demostró que el método propuesto era aproximadamente 3.10 veces más rápido que el método convencional, logrando los mismos resultados de enrutamiento.