用于优化移动网络信息新鲜度的年龄阈值时隙 ALOHA

我们使用年龄阈值时隙 ALOHA（TSA）协议优化移动网络中的信息年龄。该网络由多个源-目的对组成，每个源通过共享频谱向其目的端发送一系列状态更新数据包。TSA 协议规定，源节点必须保持静默直到其 AoI 达到预定义阈值，此后该节点以一定概率接入无线信道。使用随机几何工具，我们推导了传输成功概率、平均峰值 AoI 和时间平均 AoI 的解析表达式。随后，我们分别获得了最小化平均峰值 AoI 和时间平均 AoI 的最优更新速率和年龄阈值的闭式表达式。此外，我们建立了移动网络中平均峰值 AoI 和时间平均 AoI 的缩放定律，揭示了最优平均峰值 AoI 和时间平均 AoI 随部署密度线性增加。值得注意的是，在 TSA 下时间平均 AoI 的增长率是传统时隙 ALOHA 下的一半。当考虑最优平均峰值 AoI 时，TSA 协议表现出与传统时隙 ALOHA 协议相当的性能。这些发现确凿地证实了 TSA 在降低高阶 AoI 方面的优势，尤其是在密集部署的网络中。