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Erschienen in:

01.04.2025

IoT-enabled wireless sensor networks optimization based on federated reinforcement learning for enhanced performance

verfasst von: Gummarekula Sattibabu, Nagarajan Ganesan, R. Senthil Kumaran

Erschienen in: Peer-to-Peer Networking and Applications | Ausgabe 2/2025

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Abstract  

Das rasche Wachstum des Internets der Dinge (IoT) hat zur Expansion von Wireless Sensor Networks (WSNs) geführt, die vor erheblichen Herausforderungen wie begrenzter Energie, Rechenkapazität und Bandbreite stehen. Herkömmliche zentralisierte Datenverarbeitungsmethoden sind für moderne WSNs aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs und ihrer Latenz ineffizient. Dieser Artikel stellt das Federated Reinforcement Learning (FRL) als vielversprechende Lösung für diese Herausforderungen vor. FRL ermöglicht dezentralisiertes Lernen, wodurch jeder Knoten lokales Q-Learning durchführen und nur Modellaktualisierungen übertragen kann, wodurch der Kommunikationsaufwand reduziert und Energie gespart wird. Das vorgeschlagene FRL-Rahmenwerk verwendet Federated Averaging (FedAvg), um Modellaktualisierungen zu aggregieren, wodurch ein globales Modell entsteht, das das kollektive Wissen aller Knoten widerspiegelt. Dieser Ansatz optimiert die Energieeffizienz, verlängert die Lebensdauer des Netzwerks und reduziert den Kommunikationsaufwand im Vergleich zu zentralisierten ML-Ansätzen. Der Artikel enthält außerdem eine umfassende Übersicht über verwandte Arbeiten, eine detaillierte Beschreibung des Systemmodells und umfangreiche Simulationen, die die überlegene Leistung des FRL-Rahmenwerks im Vergleich zu bestehenden Methoden wie Deep Q-Network (DQN) und Reinforcement Learning-Based Routing (RLBR) demonstrieren.

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Literatur
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Metadaten
Titel
IoT-enabled wireless sensor networks optimization based on federated reinforcement learning for enhanced performance
verfasst von
Gummarekula Sattibabu
Nagarajan Ganesan
R. Senthil Kumaran
Publikationsdatum
01.04.2025
Verlag
Springer US
Erschienen in
Peer-to-Peer Networking and Applications / Ausgabe 2/2025
Print ISSN: 1936-6442
Elektronische ISSN: 1936-6450
DOI
https://doi.org/10.1007/s12083-024-01887-5