Recent technological advancements in space, air and ground components have made possible a new network paradigm called "space-air-ground integrated network" (SAGIN). Unmanned aerial vehicles (UAVs) play a key role in SAGINs. However, due to UAVs' high dynamics and complexity, the real-world deployment of a SAGIN becomes a major barrier for realizing such SAGINs. Compared to the space and terrestrial components, UAVs are expected to meet performance requirements with high flexibility and dynamics using limited resources. Therefore, employing UAVs in various usage scenarios requires well-designed planning in algorithmic approaches. In this paper, we provide a comprehensive review of recent learning-based algorithmic approaches. We consider possible reward functions and discuss the state-of-the-art algorithms for optimizing the reward functions, including Q-learning, deep Q-learning, multi-armed bandit (MAB), particle swarm optimization (PSO) and satisfaction-based learning algorithms. Unlike other survey papers, we focus on the methodological perspective of the optimization problem, which can be applicable to various UAV-assisted missions on a SAGIN using these algorithms. We simulate users and environments according to real-world scenarios and compare the learning-based and PSO-based methods in terms of throughput, load, fairness, computation time, etc. We also implement and evaluate the 2-dimensional (2D) and 3-dimensional (3D) variations of these algorithms to reflect different deployment cases. Our simulation suggests that the $3$D satisfaction-based learning algorithm outperforms the other approaches for various metrics in most cases. We discuss some open challenges at the end and our findings aim to provide design guidelines for algorithm selections while optimizing the deployment of UAV-assisted SAGINs.


翻译:空间、空气和地面部件方面的最新技术进步使得有可能形成一个新的网络模式,称为“空空地综合网络”(SAGIN),无人驾驶航空飞行器(UAVs)在SAGIN中发挥着关键作用。然而,由于无人驾驶航空飞行器(UAVs)的动态和复杂性高,SAGIN的实行部署成为实现这种SAGIN功能的主要障碍。与空间和地面部件相比,预期UAVs将利用有限的资源,以高度灵活和动态的方式满足业绩要求。因此,在各种使用情景中使用UAVsl-地基综合网络(SAGIN)需要精心设计算法方法。在本文件中,我们全面审查了最近的基于学习的算法方法。我们考虑可能的奖励功能,并讨论优化奖励功能的最先进的算法,包括Q-学习、深Q-学习、多臂宽带(MAB)、粒子温优化(PSO)和以满意度为基础的学习算法。与其他调查文件不同,我们侧重于优化问题的方法视角,这可以适用于各种UAVS-A-援助的多数部署过程方法。我们通过SAG-em-de-deal-deal-deal-assal-assal-assal-assal-laxs 和SULisulation 和SULismal-assal-lax(两个SUD-assuts)在SUL-ass-assal-assuts)模拟的模拟的逻辑和SUL-s-assut-assut-s-s-s-s-s-s-assut-slation-sal-slation-al-sal-lad-lad-lad-lad-lad-lax-lax-lad-lad-s-lad-s-lad-s-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-ladal-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lad-lax

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