The Space-Air-Ground Integrated Network (SAGIN) plays a pivotal role as a comprehensive foundational network communication infrastructure, presenting opportunities for highly efficient global data transmission. Nonetheless, given SAGIN's unique characteristics as a dynamically heterogeneous network, conventional network optimization methodologies encounter challenges in satisfying the stringent requirements for network latency and stability inherent to data transmission within this network environment. Therefore, this paper proposes the use of differentiated federated reinforcement learning (DFRL) to solve the traffic offloading problem in SAGIN, i.e., using multiple agents to generate differentiated traffic offloading policies. Considering the differentiated characteristics of each region of SAGIN, DFRL models the traffic offloading policy optimization process as the process of solving the Decentralized Partially Observable Markov Decision Process (DEC-POMDP) problem. The paper proposes a novel Differentiated Federated Soft Actor-Critic (DFSAC) algorithm to solve the problem. The DFSAC algorithm takes the network packet delay as the joint reward value and introduces the global trend model as the joint target action-value function of each agent to guide the update of each agent's policy. The simulation results demonstrate that the traffic offloading policy based on the DFSAC algorithm achieves better performance in terms of network throughput, packet loss rate, and packet delay compared to the traditional federated reinforcement learning approach and other baseline approaches.


翻译:空天地一体化网络(SAGIN)作为一项综合性的基础网络通信基础设施,扮演着关键角色,为高效的全球数据传输提供了机遇。然而,鉴于SAGIN作为一种动态异构网络的独特特性,传统的网络优化方法在满足该网络环境中数据传输所固有的严格网络延迟和稳定性要求方面面临挑战。因此,本文提出使用差异化联邦强化学习(DFRL)来解决SAGIN中的流量卸载问题,即使用多个智能体生成差异化的流量卸载策略。考虑到SAGIN各区域的差异化特性,DFRL将流量卸载策略优化过程建模为解决去中心化部分可观测马尔可夫决策过程(DEC-POMDP)问题的过程。本文提出了一种新颖的差异化联邦软演员-评论家(DFSAC)算法来解决该问题。DFSAC算法以网络数据包延迟作为联合奖励值,并引入全局趋势模型作为每个智能体的联合目标动作-价值函数,以指导每个智能体策略的更新。仿真结果表明,与传统联邦强化学习方法及其他基线方法相比,基于DFSAC算法的流量卸载策略在网络吞吐量、丢包率和数据包延迟方面均取得了更优的性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
17+阅读 · 2023年12月4日
Arxiv
25+阅读 · 2023年6月23日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
Meta-Transfer Learning for Zero-Shot Super-Resolution
Arxiv
43+阅读 · 2020年2月27日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
《系统簇式多域作战规划范畴论框架》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:54
高效视频扩散模型:进展与挑战
专知会员服务
0+阅读 · 今天13:34
乌克兰前线的五项创新
专知会员服务
6+阅读 · 今天6:14
 军事通信系统与设备的技术演进综述
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:59
《北约标准:医疗评估手册》174页
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:51
《提升生成模型的安全性与保障》博士论文
专知会员服务
4+阅读 · 今天5:47
美国当前高超音速导弹发展概述
专知会员服务
4+阅读 · 4月19日
无人机蜂群建模与仿真方法
专知会员服务
13+阅读 · 4月19日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员