Soluções baseadas em aprendizado de máquina para alocação de recursos em redes sem fio de próxima geração

dc.contributor.advisor-co1Klautau Júnior, Aldebaro Barreto da Rocha
dc.contributor.advisor1Cardoso, Kleber Vieira
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0268732896111424
dc.contributor.referee1Cardoso, Kleber Vieira
dc.contributor.referee2Klatau Júnior, Aldebaro Barreto da Rocha
dc.contributor.referee3Rocha, Flávio Geraldo Coelho
dc.contributor.referee4Silva, Yuri Carvalho Barbosa
dc.contributor.referee5Rezende, José Ferreira de
dc.creatorLopes, Victor Hugo Lázaro
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8690054906597785
dc.date.accessioned2024-10-03T15:06:24Z
dc.date.available2024-10-03T15:06:24Z
dc.date.issued2024-05-06
dc.description.abstract5G and beyond networks have been designed to support challenging services. Despite important advances already introduced, resource allocation and management methods remain critical tasks in this context. Although resource allocation methods based on exact optimization have a long history in wireless networks, several aspects involved in this evolution require approaches that can overcome the existing limitations. Recent research has shown the potential of AI/ML-based resource allocation methods. In this approach, resource allocation strategies can be built based on learning, in which the complex relationships of these problems can be learned through the experience of agents interacting with the environment. In this context, this thesis aimed to investigate AI/MLbased approaches for the development of dynamic resource allocation and management methods. Two relevant problems were considered, the rst one related to user scheduling and the allocation of radio resources in multiband MIMO networks, and the second one focused on the challenges of allocating radio, computational, and infrastructure resources involved in the VNF placement problem in disaggregated vRAN. For the rst problem, an agent based on DRL was proposed. For the second problem, two approaches were proposed, the rst one being based on an exact optimization method for dening the VNF placement solution, and the second one based on a DRL agent for the same purpose. Moreover, components adhering to the O-RAN architecture were proposed, creating the necessary control for monitoring and dening new placement solutions dynamically, considering aspects of cell coverage and demand. Simulations demonstrated the feasibility of the proposals, with important improvements observed in different metrics.eng
dc.description.resumoAs Redes 5G e posteriores têm sido projetadas para dar suporte a serviços desaadores. Mesmo diante de importantes avanços já introduzidos, os métodos de alocação e gerenciamento de recursos se mostram tarefas críticas nesse contexto. Embora os métodos de alocação de recursos baseados em otimização exata tenham uma longa história nas redes sem o, diversos aspectos envolvidos nessa evolução exigem abordagens que consigam superar as limitações existentes. Trabalhos recentes têm mostrado o potencial de métodos de alocação de recursos baseados em AI/ML. Nessa abordagem, estratégias de alocação de recursos podem ser construídas com base no aprendizado, em que as relações complexas intrínsecas a tais problemas podem ser aprendidas por meio da experiência de agentes interagindo com o ambiente. Neste contexto, a presente tese buscou investigar as abordagens baseadas em AI/ML para o desenvolvimento de métodos dinâmicos de alocação e gerenciamento de recursos. Dois problemas relevantes foram considerados, sendo o primeiro relativo ao escalonamento de usuários e a alocação de recursos de rádio em redes MIMO multibandas, e o segundo voltado aos desaos de alocação de recursos de rádio, computacionais e de infraestrutura envolvidos no posicionamento de VNFs em vRAN desagregada. Para o primeiro problema, um agente baseado em DRL foi proposto. Para o segundo problema, duas abordagens foram propostas, sendo a primeira baseada em um método de otimização exata para a denição da solução de posicionamento de VNFs, e a segunda baseada em um agente DRL para o mesmo propósito. Componentes aderentes à arquitetura O-RAN foram propostos, criando o controle necessário para o monitoramento e a denição de novas soluções de posicionamento de forma dinâmica, considerando aspectos de cobertura e demanda das células. Simulações demonstraram a viabilidade das propostas, com importantes melhorias observadas em diferentes métricas.
dc.identifier.citationLOPES, V. H. L. Soluções Baseadas em Aprendizado de Máquina para Alocação de Recursos em Redes Sem Fio de Próxima Geração. 2024. 175 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Instituto de Informática, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13476
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentInstituto de Informática - INF (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAlocação de recursospor
dc.subjectEscalonamento baseado em DRLpor
dc.subjectAprendizado de máquinapor
dc.subjectvRAN desagregadapor
dc.subjectMIMO multibandapor
dc.subjectResource allocationeng
dc.subjectDRL-based schedulingeng
dc.subjectMachine learningeng
dc.subjectDisaggregated vRANeng
dc.subjectMultiband MIMOeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.titleSoluções baseadas em aprendizado de máquina para alocação de recursos em redes sem fio de próxima geração
dc.title.alternativeMachine Learning-Based Solutions for Resource Allocation in Next-Generation Wireless Networkseng
dc.typeTese

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