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dc.creatorTubiana, Douglas Alisson-
dc.date.accessioned2022-07-04T16:19:55Z-
dc.date.available2022-07-04T16:19:55Z-
dc.date.issued2022-06-03-
dc.identifier.citationTUBIANA, Douglas Alisson. Acesso aleatório não-ortogonal baseado em Q-learning para redes IoT-satélite auxiliadas por relays. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28979-
dc.description.abstractIn a scenario with multiple IoT devices, spread over a very large area, the biggest difficulty is providing access, in view of the great competition for resources available in a central station that provides connectivity. Here, the use of LEO satellites is an alternative. However, IoT devices do not have the transmission power needed to stablish connection with the satellite, só the use of intermediate relays that capture this information is crucial. With this scenario in mind, this work proposes a random access protocol, based on non-orthogonal multiple access (NOMA) with access control through machine learning with 𝑄-Learning. The proposed QL-NOMA algorithm decides, from a 𝑄-Table, the communication channel and the timeslot in which each device will transmit in connection with a relay that retransmits to a satellite, aiming to improve the throughput in the device-relay link. Still, even if there are collisions, relays apply successive interference cancellation (SIC), seeking to decode signals from different devices transmitted on the same timeslot-channel. From the successful transmission of each device, the 𝑄-Table of each one is updated. As a comparison, the Slotted-ALOHA random access protocol was chosen, which chooses the channel and timeslot at random. Numerical results show that the proposed method significantly improves performance compared to Slotted-ALOHA with NOMA, despite being a decentralized strategy. Furthermore, it is possible to conclude that there is an optimal number of relays and channels depending on the number of IoT devices trying to access the network.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectInternet das coisaspt_BR
dc.subjectSatélites artificiais em telecomunicaçãopt_BR
dc.subjectAprendizado de máquinaspt_BR
dc.subjectSistemas de comunicação sem fiopt_BR
dc.subjectAlgoritmospt_BR
dc.subjectInternet of thingspt_BR
dc.subjectArtificial satellites in telecommunicationpt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.subjectWireless communication systemspt_BR
dc.subjectAlgorithmspt_BR
dc.titleAcesso aleatório não-ortogonal baseado em Q-learning para redes IoT-satélite auxiliadas por relayspt_BR
dc.title.alternative𝑄-Learning NOMA random access for IoT-satellite terrestrial relay networkspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoEm um cenário de múltiplos dispositivos IoT, espalhados por uma área muito extensa, a maior dificuldade é prover acesso, tendo em vista a grande competição por recursos disponíveis em uma estação central que provê conectividade. Aqui, o uso de satélites LEO (do inglês Low Earth Orbit) é uma alternativa. Entretanto, os dispositivos IoT não possuem potência de transmissão necessária para alcançar ao satélite, por isso o uso de relays intermediários que captam essas informações é crucial. Pensando nesse cenário, este trabalho propõe um protocolo de acesso aleatório, baseado em múltiplo acesso não ortogonal (NOMA) com o controle de acesso através de aprendizado de máquina por 𝑄-Learning. O algoritmo QL-NOMA proposto decide, a partir de uma 𝑄-Table, o canal de comunicação e o timeslot em que cada dispositivo irá transmitir na conexão com um relay que retransmite para um satélite, tendo como objetivo melhorar a taxa de transferência no enlace dispositivo-relay. Ainda assim, mesmo que hajam colisões, os relays aplicam cancelamento sucessivo de interferência (SIC), buscando decodificar sinais de diferentes dispositivos transmitidos no mesmo timeslot-canal. A partir do sucesso da transmissão de cada dispositivo, a 𝑄-Table de cada um é atualizada. Como comparação, foi escolhido o protocolo de acesso aleatório Slotted-ALOHA, que escolhe o canal e o timeslot de forma aleatória. Os resultados numéricos mostram que o método proposto melhora significativamente o desempenho em comparação com o Slotted-ALOHA com NOMA, apesar de ser uma estratégia decentralizada. Além disso, é possível concluir que existe uma quantidade ótima de relays e canais dependendo do número de dispositivos IoT tentando acessar a rede.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0003-1427-3643pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3502596769012414pt_BR
dc.contributor.advisor1Brante, Glauber Gomes de Oliveira-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4274pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Farhat, Jamil de Araujo-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/ 0000-0002-7525-4334pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7539776887110465pt_BR
dc.contributor.referee1Brante, Glauber Gomes de Oliveira-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4274pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8347190422243353pt_BR
dc.contributor.referee2Rebelatto, João Luiz-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-1682-2215pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8633387185514637pt_BR
dc.contributor.referee3Pellenz, Marcelo Eduardo-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-6108-6272pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6834497622047154pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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