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Leveraging Reinforcement Learning for Adaptive Monitoring of Low-Power IoT Networks

Authors :
Abdelkader Lahmadi
Mohamed Said Frikha
Sonia Mettali Gammar
Laurent Andrey
École Nationale des Sciences de l'Informatique [Manouba] (ENSI)
Université de la Manouba [Tunisie] (UMA)
Centre de Recherche Réseau Image SysTème Architecture et MuLtimédia (CRISTAL)
Université de la Manouba [Tunisie] (UMA)-Université de la Manouba [Tunisie] (UMA)
Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Resilience and Elasticity for Security and ScalabiliTy of dynamic networked systems (RESIST)
Inria Nancy - Grand Est
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Department of Networks, Systems and Services (LORIA - NSS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
The 16th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob2020), The 16th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob2020), Oct 2020, Thessaloniki (Virtual), Greece, WiMob
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Low-power Internet of Things (IoT) networks are widely deployed in various environments with resource constrained devices, making their states monitoring particularly challenging. In this paper, we propose an adaptive monitoring mechanism for low-power IoT devices, by using a reinforcement learning (RL) method to automatically adapt the polling frequencies of the collected attributes. Our goal is to minimize the number of monitoring packets while keeping accurate and timely detection of threshold crossings associated to supervised attributes. We study the various RL parameter settings under different monitoring attribute behaviors using OpenAi Gym simulator. We implement the RL based adaptive polling in Contiki OS and we evaluate its performance using Cooja simulator. Our results show that our approach converges to optimal polling frequencies and outperforms static periodic notification-based methods by reducing the number of monitoring packets, with a percentage of correctly detected threshold crossings exceeding 80%.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
The 16th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob2020), The 16th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob2020), Oct 2020, Thessaloniki (Virtual), Greece, WiMob
Accession number :
edsair.doi.dedup.....849886d49f258acf28c880230b529102