面向FANET的拓扑感知弹性路由协议：一种自适应Q学习方法
网络与互联网体系结构
2023-07-03 v1 信号处理
摘要
飞行自组织网络（FANET）在众多军事与民用应用中发挥着关键作用，因为与单架无人机（UAV）相比，它显著缩短了任务时长并增强了覆盖。然而，由于拓扑动态变化，设计具有高包投递率（PDR）和低时延的节能型FANET路由协议具有挑战性。在本文中，我们提出了一种基于自适应Q学习（TARRAQ）的拓扑感知弹性路由策略，以低开销精确捕获拓扑变化，并以分布式自主方式做出路由决策。首先，我们通过排队论分析UAV节点的动态行为，进而推导出邻居变化率（NCR）与邻居变化到达间隔时间（NCIT）分布的闭式解。基于实时NCR与NCIT，通过定义网络事件的期望感知时延，确定了一个弹性感知间隔（SI）。此外，我们还提出了一种自适应Q学习方法，使UAV能够做出分布式、自主且自适应的路由决策，其中上述SI保证了动作空间能够以低成本及时更新。仿真结果验证了拓扑动态分析模型的准确性，并证明我们的TARRAQ在开销分别降低25.23%、20.24%和13.73%，PDR分别提高9.41%、14.77%和16.70%，能耗分别降低5.12%、15.65%和11.31%方面，优于基于Q学习的拓扑感知路由（QTAR）、基于移动性预测的虚拟路由（MPVR）和基于节能hello的贪婪周长无状态路由（EE-Hello）。
引用
@article{arxiv.2306.17360,
title = {Topology-Aware Resilient Routing Protocol for FANETs: An Adaptive Q-Learning Approach},
author = {Yanpeng Cui and Qixun Zhang and Zhiyong Feng and Zhiqing Wei and Ce Shi and Heng Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.17360},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 11 figure, 5 tables