MARLTC: A Multi-Agent Reinforcement Learning-based Interference-Aware Transmission Control for LoRaWAN IoT Devices

Project publication · IEEE Internet of Things Journal

Summary

MARLTC propone un mecanismo de aprendizaje por refuerzo multiagente para el Adaptive Data Rate de LoRaWAN, seleccionando de forma conjunta el factor de expansión y la potencia de transmisión en despliegues densos y con interferencia.

Mapas de calor de eficiencia energética y entrega de paquetes de MARLTC
Figura 10. Eficiencia energética y tasa de entrega de MARLTC según gateways y radio de despliegue. Source: IEEE Internet of Things Journal; reproduced with attribution under CC BY 4.0.

Main contribution

El artículo modela el control de transmisión en LoRaWAN como un juego de Markov cooperativo y utiliza entrenamiento centralizado con ejecución descentralizada. Las políticas preentrenadas se ejecutan en los dispositivos finales e infieren parámetros de transmisión a partir de observaciones locales realistas, como el historial reciente de transmisión, la relación señal-ruido y la distribución de factores de expansión.

Resultados y alcance

Las simulaciones muestran que la coordinación multiagente puede reducir interferencias y adaptar las transmisiones al estado local de la red sin depender de un controlador central con información completa. La ganancia depende de la densidad, la carga y la estabilidad del aprendizaje, por lo que el trabajo delimita también los requisitos para trasladar MARLTC a despliegues LoRaWAN reales.

Link with BoND1

El trabajo está alineado de forma directa con BoND1 porque aborda conectividad IoT no celular escalable y fiable. Al reducir interferencia co-canal y controlar de forma conjunta el factor de expansión y la potencia de transmisión, MARLTC refuerza la operación de LoRaWAN en despliegues densos orientados a B6G, donde son críticos la fiabilidad, la eficiencia energética y la viabilidad en dispositivos embebidos.

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Project publication · IEEE Internet of Things Journal

Summary

MARLTC proposes a multi-agent reinforcement-learning mechanism for LoRaWAN Adaptive Data Rate, jointly selecting spreading factor and transmission power in dense, interference-prone deployments.

MARLTC energy-efficiency and packet-delivery heatmaps
Figure 10. MARLTC energy efficiency and packet-delivery ratio by gateway count and deployment radius. Source: IEEE Internet of Things Journal; reproduced with attribution under CC BY 4.0.

Bibliometric indicators

JCR quartileQ1
Impact factor8.7
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JCR area
Computer Science, Information Systems
JCR year
2025
Scholar query
26 October 2026

Main contribution

The paper models LoRaWAN transmission control as a cooperative Markov game and uses centralized training with decentralized execution. Pre-trained policies run at end devices and infer transmission parameters from realistic local observations such as recent transmission history, signal-to-noise ratios and spreading-factor distribution.

Results and scope

Simulations show that multi-agent coordination can reduce interference and adapt transmissions to local network state without a central controller holding complete information. Gains depend on density, load and learning stability, so the work also defines the requirements for transferring MARLTC to real LoRaWAN deployments.

Link with BoND1

The work is directly aligned with BoND1 because it targets scalable and reliable non-cellular IoT connectivity. By reducing co-channel interference and jointly controlling spreading factor and transmission power, MARLTC strengthens LoRaWAN operation in dense B6G-oriented deployments where reliability, energy efficiency and embedded feasibility are critical.

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