Оптимизация распределения пользователей, мощности и расположения воздушной базовой станции на основе методов глубокого обучения с подкреплением

Актуальность. С развитием информационных технологий и Интернета вещей возрастает спрос на более эффективные и гибкие мобильные сети. Будущие беспроводные системы должны обеспечивать не только высокую скорость и надежность соединения, но и быстрое восстановление связи в аварийных ситуациях. Наземные базовые станции (GBS, аббр. от англ. Ground Base Stations) обычно устанавливаются стационарно и ориентированы на длительное обслуживание, что ограничивает их эффективность при резком увеличении трафика или повреждении инфраструктуры. В таких условиях воздушные базовые станции (ВБС) становятся перспективным решением. Благодаря своей мобильности, доступной стоимости и возможности быстрого развертывания, они могут поддерживать работу наземных станций в условиях высокой плотности пользователей или в случае чрезвычайных ситуаций, когда GBS повреждены или уничтожены. Это делает их важным элементом сетей связи будущего.Постановка задачи: разработка методов размещения ВБС в трехмерном пространстве и распределения пользователей и мощности среди последних с целью максимизации скорости передачи данных систем. Цель работы: повышение скорости передачи данных систем с использованием ВБС для поддержки GBS за счет оптимального трехмерного положения ВБС, распределения пользователей между ВБС и GBS, а также распределения мощности среди пользователей.Используемые методы. Исследования проводились с применением динамического подхода, при котором радиус покрытия GBS постепенно сокращается, а также алгоритма глубокого обучения с подкреплением. Анализ полученных результатов показал высокую эффективность предложенного метода и позволил добиться значительного увеличения скорости передачи данных в рамках поставленной задачи. Научная новизна предложенного решения заключается в том, что совместная оптимизация размещения ВБС и распределения мощности в условиях ограниченных ресурсов позволила выявить зависимость между радиусом покрытия GBS и высотой полета ВБС: при большем радиусе покрытия GBS высота полета ВБС будет ниже, и наоборот. Практическая значимость заключается в возможности разработки методики планирования сетей связи общего пользования с использованием ВБС для поддержки GBS в условиях ограниченных ресурсов. Это позволяет обеспечить высокую суммарную скорость передачи данных и повысить надежность функционирования сети.

воздушная базовая станция, размещение, распределение мощности, распределения пользователей, глубокое обучение с подкреплением