Enhanced Reinforcement Learning Algorithm Based-Transmission Parameter Selection for Optimization of Energy Consumption and Packet Delivery Ratio in LoRa Wireless Networks

2024

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/jsan13060089
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Wireless communication technologies (WSN) are pivotal for the successful deployment of the Internet of Things (IoT). Among them, long-range (LoRa) and long-range wide-area network (LoRaWAN) technologies have been widely adopted due to their ability to provide long-distance communication, low energy consumption (EC), and cost-effectiveness. One of the critical issues in the implementation of wireless networks is the selection of optimal transmission parameters to minimize EC while maximizing the packet delivery ratio (PDR). This study introduces a reinforcement learning (RL) algorithm, Double Deep Q-Network with Prioritized Experience Replay (DDQN-PER), designed to optimize network transmission parameter selection, particularly the spreading factor (SF) and transmission power (TP). This research explores a variety of network scenarios, characterized by different device numbers and simulation times. The proposed approach demonstrates the best performance, achieving a 17.2% increase in the packet delivery ratio compared to the traditional Adaptive Data Rate (ADR) algorithm. The proposed DDQN-PER algorithm showed PDR improvement in the range of 6.2–8.11% compared to other existing RL and machine-learning-based works.