Optimización Conjunta para la Eficiencia Energética en Redes Habilitadas por UAV
Autores: Tesfay, Cheru Haile; Xiang, Zheng; Yang, Long; Mahmood, Jabar; Chaudhry, Shehzad Ashraf; Das, Ashok Kumar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Optimización Conjunta para la Eficiencia Energética en Redes Habilitadas por UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Agricultura inteligente
Comunicación inalámbrica
Soluciones energéticamente eficientes
Dispositivos IoT
Problema de optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) fueron diseñados originalmente para aplicaciones militares y de vigilancia, pero ahora son significativos en la agricultura inteligente, la comunicación inalámbrica y la entrega de productos. A diferencia de un Proveedor de Servicios de Internet (ISP), que típicamente depende de estaciones base fijas, que pueden fallar en caso de un desastre, los VANT ofrecen alternativas más estables. Debido a que los dispositivos IoT, los sensores y los usuarios en tierra tienen un poder de procesamiento y una duración de batería limitados, existe una necesidad de soluciones energéticamente eficientes. Mientras tanto, los usuarios aún esperan altas tasas de datos. Las redes inalámbricas basadas en VANT pueden satisfacer estas necesidades, incluso en áreas duras o afectadas por desastres. La investigación actual se centra en mejorar la eficiencia energética y la transmisión de datos mediante la optimización de las trayectorias de vuelo de los VANT y la programación. En este trabajo, abordamos estos problemas formulando un problema de optimización no convexa de enteros mixtos que considera conjuntamente la programación de dispositivos y la trayectoria de los VANT. Además, lo descomponemos en las siguientes dos partes: programación energéticamente eficiente entre los usuarios en tierra (P2) y la optimización de la trayectoria de los VANT (P3). Para abordar estos problemas, desarrollamos un enfoque de relajación de programación lineal, un esquema de Aproximación Convexa Sucesiva (SCA) basado en Programación Cuadrática con Restricciones Cuadráticas (QCQP) y el algoritmo de Descenso por Coordenadas en Bloque (BCD). Los resultados experimentales demuestran que nuestro enfoque supera al estado del arte tanto en consumo de energía como en tasa de transmisión.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) fueron diseñados originalmente para aplicaciones militares y de vigilancia, pero ahora son significativos en la agricultura inteligente, la comunicación inalámbrica y la entrega de productos. A diferencia de un Proveedor de Servicios de Internet (ISP), que típicamente depende de estaciones base fijas, que pueden fallar en caso de un desastre, los VANT ofrecen alternativas más estables. Debido a que los dispositivos IoT, los sensores y los usuarios en tierra tienen un poder de procesamiento y una duración de batería limitados, existe una necesidad de soluciones energéticamente eficientes. Mientras tanto, los usuarios aún esperan altas tasas de datos. Las redes inalámbricas basadas en VANT pueden satisfacer estas necesidades, incluso en áreas duras o afectadas por desastres. La investigación actual se centra en mejorar la eficiencia energética y la transmisión de datos mediante la optimización de las trayectorias de vuelo de los VANT y la programación. En este trabajo, abordamos estos problemas formulando un problema de optimización no convexa de enteros mixtos que considera conjuntamente la programación de dispositivos y la trayectoria de los VANT. Además, lo descomponemos en las siguientes dos partes: programación energéticamente eficiente entre los usuarios en tierra (P2) y la optimización de la trayectoria de los VANT (P3). Para abordar estos problemas, desarrollamos un enfoque de relajación de programación lineal, un esquema de Aproximación Convexa Sucesiva (SCA) basado en Programación Cuadrática con Restricciones Cuadráticas (QCQP) y el algoritmo de Descenso por Coordenadas en Bloque (BCD). Los resultados experimentales demuestran que nuestro enfoque supera al estado del arte tanto en consumo de energía como en tasa de transmisión.