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dc.creatorGarbazza, Itagildo Edmar-
dc.date.accessioned2025-07-23T16:58:02Z-
dc.date.available2025-07-23T16:58:02Z-
dc.date.issued2025-06-04-
dc.identifier.citationGARBAZZA, Itagildo Edmarm. Uso de Deep Q-Learning para alocação de recursos uplink em redes heterogêneas LTE-A/5G. 2025, 110fl. Doutorado (Tese em eng. elétrica). - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.374pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46472-
dc.description.abstractThe growing demand for mobile connectivity, driven by diverse applications with stringent Quality of Service (QoS) requirements, poses significant challenges to the efficient allocation of resources in heterogeneous LTE-A/5G networks. This work proposes an integrated solution for uplink scheduling and resource allocation, aiming to ensure QoS, reduce energy consumption, and mitigate intercell interference in dense and high-mobility scenarios. The proposed methodology combines Deep Q-Learning (DQL), capable of learning optimal resources allocation policies through environment interaction, and the multi-criteria decision-making method Weighted Aggregated Sum Product Assessment (WASPAS), applied to intelligent handover decisions based on multiple criteria, such as Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR), cell load, and user mobility. The solution is structured into three main components: (i) a dual-objective scheduler that prioritizes real-time (RT) and non-real-time (NRT) traffic based on the specific requirements of each service class; (ii) an energy-constrained resource allocation mechanism that adapts to channel variations and QoS demands; and (iii) an intelligent handover strategy that promotes service continuity and reduces connection drops. System performance was evaluated through simulations using the Network Simulator 3 (ns-3) environment under various user densities and dynamic scenarios. The results show significant improvements compared to traditional algorithms such as Proportional Fair (PF) and New Courteous Algorithm (NCA), including delay reduction, increased throughput, improved fairness index in resource distribution, and lower packet loss and call drop rates. As a result, the potential of artificial intelligence and multi-criteria decision-making based approaches for optimizing resource allocation in modern cellular mobile networks is highlighted.pt_BR
dc.description.sponsorshipPesquisa sem auxílio de agências de fomentopt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectAlocação de Recursospt_BR
dc.subjectResource Allocationpt_BR
dc.subjectDeep Q-Learningpt_BR
dc.subjectEscalonamento Uplinkpt_BR
dc.subjectUplink Schedulingpt_BR
dc.subjectQualidade de Serviçopt_BR
dc.subjectQuality of Servicept_BR
dc.subjectRedes Heterogêneaspt_BR
dc.subjectHeterogeneous Networkspt_BR
dc.titleUso de Deep Q-Learning para alocação de recursos uplink em redes heterogêneas LTE-A/5Gpt_BR
dc.title.alternativeDeep Q-Learning Application to Uplink Resource Allocation in LTE-A/5G Heterogeneous Networkspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Guardieiro, Paulo Roberto-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4115942565606954pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Éderson Rosa da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0745957106999584pt_BR
dc.contributor.referee1Mateus, Alexandre Coutinho-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5723816513897339pt_BR
dc.contributor.referee2Costa, André Luiz Aguiar da-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7455660237808982pt_BR
dc.contributor.referee3Teixeira, Márcio Andrey-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0478114607811338pt_BR
dc.contributor.referee4Mata, Saulo Henrique da-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2412854027666801pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9382607288933040pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoA crescente demanda por conectividade móvel, impulsionada pela diversidade de aplicações com requisitos rigorosos de qualidade de serviço (QoS), impõe desafios à alocação eficiente de recursos em redes heterogêneas LTE-A/5G. Em vista disso, este trabalho propõe uma solução integrada de escalonamento e alocação de recursos no uplink, com o objetivo de garantir a QoS, reduzir o consumo energético e mitigar interferências intercelulares em cenários densos e de alta mobilidade. A metodologia desenvolvida combina técnicas de Deep Q-Learning (DQL), capazes de aprender políticas ótimas de alocação de recursos por meio da interação com o ambiente, e o método multicritério Weighted Aggregated Sum Product Assessment (WASPAS), aplicado à tomada de decisão de handover com base em múltiplos critérios, como Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR), carga de tráfego celular e mobilidade do usuário. A proposta contempla três componentes principais: (i) um escalonador de objetivo duplo que prioriza, de forma diferenciada, o tráfego em tempo real (RT) e não em tempo real (NRT), considerando os requisitos específicos de cada classe de serviço; (ii) um mecanismo de alocação de recursos com restrição de energia, adaptativo às variações do canal e à demanda de QoS; e (iii) uma estratégia inteligente de handover, que promove continuidade de serviço e redução de quedas de conexão. O desempenho do sistema foi avaliado por meio de simulações no ambiente Network Simulator 3 (ns-3), utilizando diferentes densidades de usuários e cenários dinâmicos. Os resultados demonstram ganhos significativos em relação a algoritmos tradicionais, como Proportional Fair (PF) e New Courteous Algorithm (NCA), evidenciando redução do atraso, aumento do throughput, melhoria do índice de justiça na distribuição de recursos e diminuição das taxas de perda de pacotes e de queda de chamadas. Como consequência, evidencia-se o potencial das abordagens baseadas em inteligência artificial e decisão multicritério para a otimização da alocação de recursos em redes móveis celulares modernas.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.sizeorduration110pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.374pt_BR
dc.orcid.putcode188522633-
dc.crossref.doibatchideb6e7507-a8af-4a04-8017-3abe4a1f9a44-
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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