Precision-agriculture networks based on private 5G NR should ensure reliable connectivity for IoT sensor nodes throughout the crop growing season, yet the propagation environment changes dramatically as vegetation grows and matures. We formulate $K$-base-station~(BS) placement as a \textit{maximin seasonal coverage} problem that maximizes the worst-case coverage fraction across all crop growth stages. Since each objective evaluation requires expensive ray-tracing simulations across all stages, we adopt a Gaussian-process Bayesian optimization~(GPBO) framework that builds a probabilistic surrogate of the robust objective using ray tracing. On a $1\,\text{km}^2$ multi-crop farm with three distinct crop zones at $3.5\,\text{GHz}$, the proposed scheme achieves $72.8\%$ worst-case coverage with $K{=}3$ BSs in fewer than fifty ray-tracing evaluations, outperforming budget-matched state-of-the-art approaches by at least $4.6\,\text{pp}$ across all four seasonal stages.

Bản dịch tiếng Việt:

Mạng nông nghiệp chính xác dựa trên 5G NR riêng phải đảm bảo kết nối đáng tin cậy cho các nút cảm biến IoT trong suốt mùa trồng trọt, tuy nhiên môi trường nhân giống thay đổi đáng kể khi thảm thực vật phát triển và trưởng thành. Chúng tôi xây dựng vị trí $K$-base-station~(BS) dưới dạng bài toán \textit{maximin theo mùa} nhằm tối đa hóa tỷ lệ che phủ trong trường hợp xấu nhất trên tất cả các giai đoạn sinh trưởng của cây trồng. Vì mỗi đánh giá mục tiêu yêu cầu mô phỏng dò tia đắt tiền trên tất cả các giai đoạn, nên chúng tôi áp dụng khung tối ưu hóa Bayesian~(GPBO) theo quy trình Gaussian để xây dựng một đại diện xác suất thay thế cho mục tiêu mạnh mẽ bằng cách sử dụng phương pháp dò tia. Trên một trang trại trồng nhiều loại $1\,\text{km}^2$ với ba vùng trồng trọt riêng biệt ở mức $3,5\,\text{GHz}$, kế hoạch được đề xuất đạt được phạm vi bao phủ trong trường hợp xấu nhất là $72,8\%$ với $K{=}3$ BS trong ít hơn 50 đánh giá dò tia, vượt trội so với các phương pháp tiếp cận hiện đại phù hợp với ngân sách ít nhất là $4,6\,\text{pp}$ trong cả bốn giai đoạn theo mùa.

Document Ready

Click below to load the full PDF document natively.