AI Summary & Key Takeaways
AI InsightUltimately, the proposed algorithm extends network transport capacity by 2.87 times and overall network lifetime by 94%.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
While 6G technology advances the Internet of Bio-Nano Things (IoBNT) in healthcare, the limited energy of nano-sensors and high Terahertz band losses challenge reliable data transmission. In 6G-enabled ultra-dense Wireless Nano-Sensor Networks, sudden traffic bursts cause severe congestion, packet loss and premature energy depletion. To address this, a Machine Learning-based Software Defined Network (SDN)-assisted routing algorithm is proposed for 3-dimensional IoBNT applications. First, k-Means clustering determines optimal nano-router placements to ensure energy balance. Next, an XGBoost model running on the SDN controller predicts congestion by analyzing real-time traffic loads and queue states. The architecture dynamically increases the routing costs of high-risk nodes, seamlessly redirecting traffic to less congested alternative routes. Simulations demonstrate that this approach drastically reduces packet loss, enhances throughput and ensures optimal load balancing compared to traditional distance-based protocols. Ultimately, the proposed algorithm extends network transport capacity by 2.87 times and overall network lifetime by 94%.
Özet
Biyo-Nano Nesnelerin İnterneti (IoBNT) 6G teknolojisi sayesinde hızla gelişirken, nano-sensörlerin sınırlı enerjiye sahip olması ve Terahertz bant kayıpları nedeniyle güvenilir veri iletimi zorlaşmaktadır. 6G-etkin ultra-yoğun Kablosuz Nano Sensör Ağları’nda ani trafik yığılmaları tıkanıklığa, paket kaybına ve enerjinin erken tükenmesine neden olmaktadır. Bu sorunları çözmek için bu makalede, 3 boyutlu IoBNT uygulamaları için makine öğrenmesi tabanlı, yazılım tanımlı ağ (SDN) destekli yönlendirme algoritması geliştirilmiştir. İlk olarak k-Means algoritması, enerji dengesini sağlamak için en uygun nano-yönlendirici konumlarını belirlemektedir. Ardından, SDN denetleyicisinde çalışan XGBoost modeli gerçek zamanlı trafik yüklerini ve kuyruk durumlarını analiz ederek tıkanıklığı tahmin etmektedir. Önerilen mimari, yüksek riskli düğümlerin yönlendirme maliyetlerini dinamik olarak artırarak, trafiği daha az tıkanık alternatif rotalara yönlendirmektedir. Benzetimler, bu yaklaşımın geleneksel mesafe tabanlı protokollere kıyasla paket kaybını önemli ölçüde azalttığını, verimliliği artırdığını ve optimum yük dengesini sağladığını göstermektedir. Sonuç olarak, önerilen algoritma ağ taşıma kapasitesini 2.87 kat, ağ yaşam süresini ise %94 oranında uzatmaktadır.