Carbon neutral cellular network operation based on deep reinforcement learning
강화학습에 기반한 탄소중립 이동통신 네트워크 운용 방안 연구
- 주제어 (키워드) reinforcement learning , carbon neutrality , DDPG
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김홍석
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000069970
- UCI I804:11029-000000069970
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
With the exponential growth of traffic demand, ultra-dense network was proposed to cope with such demand. However, the increase of network density causes the burst of power consumption. Meanwhile, reaching carbon neutrality has become an important goal globally. The effort to achieve carbon neutrality is also required in cellular networks. In this dissertation, we aim to achieve carbon neutrality of the base stations. To make the carbon neutrality available, we assume that base stations have their own renewable energy sources to generate power, such as solar panels. With aid of such power sources, we control the power consumption for base stations by adjusting transmission power and switching off base stations to balance the generated power. Alongside to reaching carbon neutrality, we also aim to maximize network capacity. To this end, we carefully design the objective function and then propose an efficient DDPG algorithm to maximize the objective. Simulation is conducted to validate the benefit of the proposed method. Extensive simulations show that the proposed method can achieve carbon neutrality and give better achievable rate than other baseline schemes.
more초록 (요약문)
트래픽 수요의 기하급수적인 증가와 함께 초밀집 네트워크가 이러한 수요를 극복하기 위해 제안되었다. 그러나 네트워크 밀도의 증가는 전력 사용량의 폭발적 증가의 원인이 된다. 한편, 탄소중립의 달성은 세계적으로 중요한 목표가 되었다. 탄소 중립을 달성하기 위한 노력은 이동통신 네트워크에서도 필수적이다. 이 논문에서는 기지국들의 탄소 중립 달성을 목표로 한다. 탄소 중립이 실현가능하도록 하기 위해, 기지국들은 각자의 태양광 패널과 같은 전력원을 갖고 있다고 가정한다. 이러한 전력원들의 도움을 받아, 전력 생성량이 전력 소모량과 같아지도록 기지국들의 전송전력을 조절하고 기지국을 켜고 끈다. 탄소 중립 달성과 함께 네트워크 용량을 최대화하는 것 또한 목표로 한다. 이를 위해 목적함수를 적절히 설계하고, 목적함수를 최대화할 수 있는 효율적인 DDPG 알고리즘을 제안한다. 제안 기법의 효용을 확인하기 위해 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션을 통해 제안기법이 다른 비교가능 기법들에 비해 탄소중립을 잘 달성함과 동시에 더 나은 전송가능 속도를 얻을 수 있음을 확인한다.
more