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Un enfoque basado en q-learning para diseñar un protocolo MAC eficiente en energía para redes de sensores submarinos a través de la evitación de colisiones

Autores: Gang, Qiao; Rahman, Wazir Ur; Zhou, Feng; Bilal, Muhammad; Ali, Wasiq; Khan, Sajid Ullah; Khattak, Muhammad Ilyas

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Un enfoque basado en q-learning para diseñar un protocolo MAC eficiente en energía para redes de sensores submarinos a través de la evitación de colisiones


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Implementación de redes de sensores inalámbricos en hábitats submarinos
Protocolo de control de acceso de medio eficiente en energía
Enfoque basado en Q-learning para evitar colisiones

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Desplegar y utilizar de manera efectiva las redes de sensores inalámbricos (WSNs) en hábitats submarinos sigue siendo una tarea desafiante. En las redes de sensores inalámbricos submarinos (UWSNs), la disponibilidad de una fuente de energía continua para comunicarse con los nodos es muy costosa o está prohibida debido a las agencias de aplicación de la ley de vida marina. Por lo tanto, para abordar este problema, presentamos un enfoque basado en Q-learning para diseñar un protocolo de control de acceso al medio (MAC) energéticamente eficiente para UWSNs a través de la evitación de colisiones. El objetivo principal es prolongar la vida útil de la red optimizando los métodos de comunicación, centrándose específicamente en mejorar la eficiencia energética de los protocolos MAC. Los factores que afectan el consumo de energía en la comunicación son los ajustes a los rangos de interferencia, es decir, cambiar frecuencias repetidamente para obtener una comunicación óptima; retransmisiones de paquetes de datos en caso de una falsa confirmación; y ocurrencias de colisiones de paquetes de datos en el canal. Nuestro protocolo elegido se destaca al permitir que los nodos sensores (Rx) eviten colisiones sin necesidad de comunicación adicional o conocimiento previo de interferencia. Según los resultados obtenidos a través de simulaciones, nuestro protocolo puede aumentar el rendimiento de la red en términos de throughput de red hasta un 23% en comparación con los protocolos de referencia, dependiendo de la carga de tráfico típica. Al mismo tiempo, disminuye la latencia de extremo a extremo, aumenta la tasa de entrega de paquetes (PDR), impulsa el uso del canal y reduce las colisiones de paquetes en más del 38%. Todos estos beneficios resultan en la minimización del consumo de energía de la red, con una ganancia proporcional.

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