Optimización conjunta de recursos y trayectorias para maximizar la eficiencia energética en redes basadas en UAV
Autores: Tung, Tran Van; An, To Truong; Lee, Byung Moo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización conjunta de recursos y trayectorias para maximizar la eficiencia energética en redes basadas en UAV
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Crecimiento explosivo
Red basada en UAV
Gestión de recursos
Eficiencia energética
Problemas de optimización
Usuarios terrestres
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El crecimiento explosivo de las redes basadas en vehículos aéreos no tripulados (UAVs) se ha acelerado en los últimos años. Uno de los trabajos cruciales de una red basada en UAV es gestionar y asignar recursos, incluyendo tiempo, potencia, trayectoria de vuelo y recursos energéticos. Investigamos una red basada en UAV que recopila información de dispositivos inteligentes, dispositivos sensores y dispositivos de IoT (IDs) con respecto a la maximización de la eficiencia energética (EE). La EE de los usuarios atendidos por el UAV en los intervalos de tiempo de un ciclo se maximiza a través de tres categorías: optimización de la trayectoria del UAV, asignación de potencia y asignación de intervalo de tiempo. Sin embargo, estos son problemas no convexos que son muy difíciles de resolver. Para resolver el problema eficientemente, lo dividimos paso a paso y convertimos el problema de optimización no convexo en un problema de optimización convexo equivalente, optimizando cada problema equivalente sobre cada variable mientras se mantienen fijas las otras variables. En primer lugar, realizamos una optimización de la trayectoria del UAV con un número diferente de usuarios terrestres. En segundo lugar, se utiliza el método Dinkelbach para construir un problema de asignación de potencia fraccional no convexo. Además, desarrollamos un algoritmo para distribuir intervalos de tiempo a todos los usuarios, lo que aumenta continuamente el valor de la EE. Finalmente, se proporciona un esquema para actualizar secuencialmente el método a cada problema equivalente. Los resultados numéricos evidencian que al resolver el problema propuesto de maximización de la tasa total, el rendimiento de los usuarios terrestres ha mejorado significativamente con el apoyo de la red basada en UAV.
Descripción
El crecimiento explosivo de las redes basadas en vehículos aéreos no tripulados (UAVs) se ha acelerado en los últimos años. Uno de los trabajos cruciales de una red basada en UAV es gestionar y asignar recursos, incluyendo tiempo, potencia, trayectoria de vuelo y recursos energéticos. Investigamos una red basada en UAV que recopila información de dispositivos inteligentes, dispositivos sensores y dispositivos de IoT (IDs) con respecto a la maximización de la eficiencia energética (EE). La EE de los usuarios atendidos por el UAV en los intervalos de tiempo de un ciclo se maximiza a través de tres categorías: optimización de la trayectoria del UAV, asignación de potencia y asignación de intervalo de tiempo. Sin embargo, estos son problemas no convexos que son muy difíciles de resolver. Para resolver el problema eficientemente, lo dividimos paso a paso y convertimos el problema de optimización no convexo en un problema de optimización convexo equivalente, optimizando cada problema equivalente sobre cada variable mientras se mantienen fijas las otras variables. En primer lugar, realizamos una optimización de la trayectoria del UAV con un número diferente de usuarios terrestres. En segundo lugar, se utiliza el método Dinkelbach para construir un problema de asignación de potencia fraccional no convexo. Además, desarrollamos un algoritmo para distribuir intervalos de tiempo a todos los usuarios, lo que aumenta continuamente el valor de la EE. Finalmente, se proporciona un esquema para actualizar secuencialmente el método a cada problema equivalente. Los resultados numéricos evidencian que al resolver el problema propuesto de maximización de la tasa total, el rendimiento de los usuarios terrestres ha mejorado significativamente con el apoyo de la red basada en UAV.