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https://hdl.handle.net/10216/122205| Author(s): | Baltasar de Vasconcelos Dias Aroso |
| Title: | Using Machine Learning to Improve the Performance of Flying Networks |
| Issue Date: | 2019-07-11 |
| Abstract: | Nowadays, the strong use of mobile devices, the demands of a good Quality of Service (QoS) given to the users and the increase in the number of Temporary Crowded Events (TCEs) are leading to the use of flying networks to serve these needs and new trends. A Traffic-Aware Multi-Tier Flying Network (TMFN) is a two-level architecture, where Flying Mesh Access Points (FMAPs) are used as mobile access points for adapting the service to the users' disposal in the field of these events. The Network Planning algorithm is applied on top of this architecture and presupposes a reconfiguration of the Unmanned Aerial Vehicle (UAV) topology that guarantees a good QoS to the users. This dissertation seeks to define and build an ML model that, applied to this network architecture, allows better results than those obtained by NetPlan, when searching for optimal solutions for all types of scenarios, including dynamic scenarios. To do so, a Deep Reinforcement Learning (DRL) approach will be used. This approach passes through the intersection of an Reinforcement Learning (RL) algorithm, which, through the definition of an objective function that is rewarded or penalised according to the result of certain actions in the environment, will iteratively learn the best way to adapt itself to different scenarios, with Deep Learning (DL) techniques, that extracts inherent characteristics of the network / environment, in order to improve the development of the objective reward function. |
| Description: | A utilização acentuada de dispositivos móveis, as exigências de uma boa Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS) aos utilizadores e o aumento do número de Eventos Temporários com Muita Gente (Temporary Crowded Events - TCEs) nos dias de hoje remetem para a utilização de redes aéreas para servir estas necessidades e novas tendências. Uma Rede Aérea Multicamada com Reconhecimento de Tráfego (Traffic-Aware Multi-tier Flying Network - TMFN) é uma arquitectura de dois níveis, onde são utilizados Ponto de Acesso de Rede Voadora (Flying Mesh Access Point - FMAP) que funcionam como pontos de acesso móveis para uma adaptação do serviço à disposição dos utilizadores no terreno destes eventos. O algoritmo de Network Planning (NetPlan) é aplicado em cima desta arquitectura e pressupõe uma reconfiguração da topologia Veículo Aéreo Não Tripulado (Unmanned Aerial Vehicle - UAV) que garanta um bom QoS aos utilizadores. Porém, esta dissertação procura definir e construir o modelo de Aprendizagem de Máquina (Machine Learning - ML) que, aplicado a esta arquitectura de rede, permita obter resultados melhores que aqueles obtidos pelo NetPlan, ao procurar as soluções ótimas para todo o tipo de cenários, incluindo cenários dinâmicos. Para tal, será usado uma abordagem de Aprendizagem Reforçada Profundamente (Deep Reinforcement Learning - DLR). Esta abordagem passa pela interseção de um algoritmo de Aprendizagem Reforçada (Reinforcement Lerning - RL), que através da definição de uma função objetivo que, é recompensada ou penalizada consoante o resultado de determinadas ações no ambiente, irá aprender de maneira iterativa a adaptar-se para os diferentes cenários, com técnicas de Aprendizagem Profunda (Deep Learning - DL) que extraem características intrínsecas à rede/ambiente, de modo a melhorar a construção da função objetivo. |
| Subject: | Engenharia electrotécnica, electrónica e informática Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering |
| Scientific areas: | Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering |
| DOI: | 10.34626/qjfc-x650 |
| TID identifier: | 202389979 |
| URI: | https://hdl.handle.net/10216/122205 |
| Document Type: | Dissertação |
| Rights: | openAccess |
| Appears in Collections: | FEUP - Dissertação |
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