面向物联网应用的低时延MAC：无显式状态信息共享的队列分散式最优调度
网络与互联网体系结构
2023-06-21 v2 机器学习
概率论
摘要
我们考虑一个由多个共址节点共享时隙无线信道的系统，并寻求一种MAC(介质访问控制)，其(i) 提供低平均时延，(ii) 具有分布式控制(即无中央调度器)，且(iii) 不需要显式交换状态信息或控制信号。此类MAC协议的设计必须考虑到轻流量时的竞争接入和重流量时的调度接入需求，这导致了长期以来对混合、自适应MAC的兴趣。在离散时间设定下，对于分布式MAC设计，我们考虑一种实际的信息结构，其中每个节点具有本地信息以及通过侦听获得的一些公共信息。在此设定下，“ZMAC”是一种现有的混合且自适应的协议。我们通过两步解决问题：(1) 我们表明策略只需是“贪婪”且“穷尽”的。将策略限制在该类中可将问题简化为在队列空尽时刻获取队列切换策略。(2) 将时延最优调度表述为POMDP(部分可观测马尔可夫决策过程)，我们表明最优切换规则是随机最大队列(SLQ)。基于此理论，我们随后开发了实用的分布式调度器QZMAC，它也是可调的。我们在标准现成的TelosB motes上实现了QZMAC，并使用仿真将QZMAC与全知识集中式调度器以及ZMAC进行比较。我们利用实现研究了侦听公共信息时误检测的影响以及QZMAC的效率。我们的仿真结果表明，QZMAC的平均时延接近全知识集中式调度器。
引用
@article{arxiv.2105.11213,
title = {A Low-Delay MAC for IoT Applications: Decentralized Optimal Scheduling of Queues without Explicit State Information Sharing},
author = {Avinash Mohan and Arpan Chattopadhyay and Shivam Vinayak Vatsa and Anurag Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.11213},
year = {2023}
}
备注
28 pages, 19 figures