Ad-hoc networks suffer from dynamicity due to mobility of the nodes or node addition/removal to/from the system. This means, the formed topology may not be connected anymore or better topologies can be found as time passes if the position of the nodes changes or some nodes in the network is broken. Therefore, there is a need for an adaptive solution to make the network’s performance stable against these changes. A centralized manner induces a single point of failure, when the control unit’s service is unavailable, networks can not be formed and communication among the nodes is broken. Hence, a system that distributes the decision-making ability to nodes would be better to increase the robustness of the network. A detailed literature survey about the distributed network formation showed that two critical gaps that need to be filled. Firstly, provided solutions assumed that nodes are using the omnidirectional antennas, hence, they can make transmission and reception in all directions which inherently increases the total interference in the system. Therefore, we come up with the idea of using directional antennas to reduce the interference which requires antennas to point out each other for successful communication. This creates an optimization problem in terms of selecting directions of a certain amount of antennas deployed on a node to maximize the capacity while ensuring connectivity. Secondly, proposed distributed network formation solutions in literature depend on sequential decision-making algorithms that each node waits its turn to make a decision. In that case, deciding or distributing the rank of the nodes is another challenge that needs to be solved by the distributed algorithm. Therefore, in this work, we focused to design a distributed network formation algorithm for a system with directional antennas where all decisions are made simultaneously by nodes in the system. As a result, it is shown that the proposed reinforcement learning-based algorithm is successful and promising to give nodes the ability to adapt to new conditions cooperatively. / Ad-hoc-nätverk lider av dynamik på grund av nodernas mobilitet eller nodtillägg/borttagning till/från systemet. Detta betyder att den bildade topologin kanske inte är ansluten längre eller bättre topologier kan hittas allt eftersom nodernas position ändras eller om några noder i nätverket bryts. Därför finns det ett behov av en adaptiv lösning för att göra nätverkets prestanda stabil mot dessa förändringar. Ett centraliserat sätt inducerar en enda felpunkt, när kontrollenhetens tjänst inte är tillgänglig, nätverk kan inte bildas och kommunikationen mellan noderna bryts. Därför skulle ett system som fördelar beslutsförmågan till noder vara bättre för att öka nätverkets robusthet. En detaljerad litteraturundersökning om den distribuerade nätverksbildningen visade att två kritiska luckor måste fyllas. För det första antog förutsatta lösningar att noder använder rundstrålande antenner, och därför kan de göra sändning och mottagning i alla riktningar, vilket i sig ökar den totala störningen i systemet. Därför kommer vi på idén att använda riktade antenner för att minska störningarna som kräver att antenner pekar ut varandra för framgångsrik kommunikation. Detta skapar ett optimeringsproblem när det gäller att välja riktningar för en viss mängd antenner som är utplacerade på en nod för att maximera kapaciteten samtidigt som anslutningsmöjligheterna säkerställs. För det andra är föreslagna lösningar för distribuerad nätverksbildning i litteraturen beroende av sekventiella beslutsfattande algoritmer som varje nod väntar på sin tur för att fatta ett beslut. I så fall är att bestämma eller fördela nodernas rangordning en annan utmaning som måste lösas av den distribuerade algoritmen. Därför fokuserade vi i detta arbete på att designa en distribuerad nätverksbildningsalgoritm för ett system med riktade antenner där alla beslut fattas samtidigt av noder i systemet. Som ett resultat har det visat sig att den föreslagna förstärkningsinlärningsbaserade algoritmen är framgångsrik och lovande för att ge noder förmågan att anpassa sig till nya förhållanden i samarbete.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-307620 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Okur, Berkcan |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:871 |
Page generated in 0.0028 seconds