산업용 IoT 네트워크에서의 강화학습을 통한 에너지 절약을 위한 효율적 자원할당 방법

초록

IWSN(Industrial Wireless Sensor Network)는 센서, 로봇, 기계 등의 산업 장비들을 무선으로 연결하여 공정 모니터링 및 제어를 통한 산업 자동화 실현을 가능하게 하는 산업 IoT의 핵심 기술로써 실시간, 신뢰성, 에너지 효율 등 현대 산업환경의 엄격한 요구사항을 지원해야 한다. 이를 위해 IWSN 에서는 다중 라우팅 경로 설정, 고정적 중복자원 할당 및 비경쟁 기반 스케줄링 등 신뢰적 통신 방식이 사용된다. 그러나 활용되지 않는 무선 자원의 낭비는 한정된 무선 자원의 효율뿐만 아니라 에너지 효율을 저하한다. 본 논문에서는 통신 스케줄링 시 강화학습을 활용하여 사용되지 않는 할당된 무선 자원을 파악하고, 이를 반영한 자원 재할당을 통해 전체 산업 네트워크의 에너지 소모를절약하는 방안을 제안한다. 실험을 통한 성능평가 결과, 제안 방안은 높은 전송 신뢰성을 유지하면서도 기존 방법에 비해 약 30% 향상된 스케줄링 자원 효율을 보였다. 또한, 불필요한 통신을 줄임으로써 에너지 효율 및 전송지연이 각각 21%, 38% 이상 개선됨을 확인하였다.

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