Publicação:
Controle adaptativo de pesos de QoS e equidade no escalonamento de downlink 5G via aprendizado por reforço profundo

dc.contributor.advisor1Silva, Éderson Rosa da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0745957106999584pt_BR
dc.contributor.referee1Yamanaka, Keiji
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9893612181758615pt_BR
dc.contributor.referee2Garbazza, Itagildo Edmar
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9382607288933040pt_BR
dc.creatorDomingos, Gustavo Coelho
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4310435948880735pt_BR
dc.date.accessioned2026-10-13T18:53:25Z
dc.date.available2026-10-13T18:53:25Z
dc.date.issued2026-09-25
dc.degree.departmentFaculdade de Engenharia Elétricapt_BR
dc.degree.levelMestrado Acadêmicopt_BR
dc.description.abstractDownlink resource scheduling in 5G networks carrying mixed traffic requires balancing three conflicting objectives: aggregate throughput, fairness, and deadline compliance for latency-sensitive flows. Conventional schedulers optimize one axis at the expense of the others, while quality-of-service (QoS)-aware designs rely on weights fixed at design time that do not track varying network conditions. This work presents the DRLQoSScheduler, a downlink scheduler whose latency and reliability urgency weights and fairness target are tuned at run time by an agent trained with the deep deterministic policy gradient (DDPG) algorithm. Rather than allocating resource blocks directly, the agent applies indirect parametric control to a QoS-weighted proportional fair metric, preserving the interpretability of the allocation and avoiding the per-slot optimization required by conventional approaches. The allocation is computed in closed form, with complexity linear in the product of the number of resource blocks and the number of users. The scheduler was implemented in the Vienna 5G System Level Simulator and evaluated on a three-tier heterogeneous network across four scenarios varying user density, mobility, and the latency-sensitive traffic deadline, with 30 independent runs per configuration. Across 36 two-tailed t-tests against three native baselines, the proposed scheduler is never outperformed with statistical significance and prevails in 25, with deadline compliance favorable in all 12 comparisons of that metric. Under saturation, at eight times the reference density with unchanged topology, it is the only one of the five evaluated schedulers ranking second in all three metrics simultaneously.pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoO escalonamento de recursos no enlace de downlink de redes 5G com tráfego misto exige equilibrar três objetivos conflitantes: vazão agregada, equidade na distribuição e cumprimento de prazo do tráfego sensível à latência. Os escalonadores convencionais otimizam um eixo em detrimento dos demais, e as propostas orientadas a qualidade de serviço adotam pesos fixados em tempo de projeto, que não acompanham a variação das condições da rede. Este trabalho apresenta o DRLQoSScheduler, um escalonador de enlace de descida cujos pesos de urgência de latência e de confiabilidade e cujo alvo de equidade são ajustados em tempo de execução por um agente treinado com o algoritmo Deep Deterministic Policy Gradient. Em vez de alocar blocos de recursos diretamente, o agente aplica controle paramétrico indireto sobre uma métrica proporcional-justa ponderada por qualidade de serviço, o que preserva a interpretabilidade da alocação e dispensa a otimização por slot exigida pelas propostas convencionais. A alocação é obtida em forma fechada, com complexidade linear no produto entre o número de blocos de recursos e o número de usuários. O escalonador foi implementado no Vienna 5G System Level Simulator e avaliado em uma rede heterogênea de três tipos de célula, em quatro cenários que variam densidade de usuários, mobilidade e prazo de tráfego sensível à latência, com 30 execuções independentes por configuração. Nas 36 comparações por teste t bilateral contra três linhas de base nativas, a proposta nunca é superada com significância estatística e prevalece em 25, com o cumprimento de prazo favorável nas 12 comparações dessa métrica. Sob saturação, com oito vezes a densidade de referência e topologia inalterada, é o único dos cinco escalonadores avaliados a ocupar a segunda posição nas três métricas simultaneamente.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.identifier.capesdegreeprogramcode32006012001P9 
dc.identifier.citationDOMINGOS, Gustavo Coelho. Controle adaptativo de pesos de QoS e equidade no escalonamento de downlink 5G via aprendizado por reforço profundo. 2026. 143 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.652.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.652pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50599
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.orcid.putcode229926988
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/us/*
dc.sizeorduration154pt_BR
dc.subjectAprendizado por reforço profundopt_BR
dc.subjectRedes 5Gpt_BR
dc.subjectQualidade de serviçopt_BR
dc.subjectEscalonamento de recursospt_BR
dc.subjectIndex Terms—5G networkspt_BR
dc.subjectDeep reinforcement learningpt_BR
dc.subjectFairnesspt_BR
dc.subjectHeterogeneous networkspt_BR
dc.subjectQuality of servicept_BR
dc.subjectResource schedulingpt_BR
dc.subject.autorizadoEngenharia elétricapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOESpt_BR
dc.subject.odsODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
dc.titleControle adaptativo de pesos de QoS e equidade no escalonamento de downlink 5G via aprendizado por reforço profundopt_BR
dc.title.alternativeAdaptive control of QoS weights and fairness in 5G downlink scheduling via deep reinforcement learningpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dspace.entity.typePublication
person.identifier.orcid0009-0002-4347-3775
relation.isAuthorOfPublication77a94743-43ae-49d3-9311-9a1505798fb1
relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery77a94743-43ae-49d3-9311-9a1505798fb1

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