无人机中继物联网网络中的信息年龄最小化调度
网络与互联网体系结构
2021-09-28 v5 人工智能
信号处理
摘要
由于灵活性、自主性和低运维成本，无人机（UAV）作为固定空中基站，正日益被用作中继，从物联网设备收集对时间敏感的信息（即状态更新）并传送至附近的地面基站（TBS），信息在此得到处理。为确保信息及时交付至 TBS（来自所有物联网设备），在双跳无人机中继物联网网络（即物联网设备到无人机[第一跳]，以及无人机到 TBS[第二跳]）上对时间敏感信息进行最优调度成为一项关键挑战。为此，我们针对此类双跳无人机中继物联网网络提出用于最小化信息年龄（AoI）的调度策略。具体而言，我们提出一种低复杂度的 MAF-MAD 调度器，其采用最大 AoI 优先（MAF）策略在无人机处对物联网设备采样（第一跳），并采用最大 AoI 差（MAD）策略将采样包从无人机更新至 TBS（第二跳）。我们证明 MAF-MAD 在理想条件下（即无差错信道与物联网设备随需生成流量）是最优调度器。相反，针对实际条件，我们提出一种基于深度 Q 网络（DQN）的调度器。仿真结果表明，在小型网络（数十个物联网设备）的一般条件下，基于 DQN 的调度器优于 MAF-MAD 调度器及另外三种基线调度器（即两跳均采用最大 AoI 优先（MAF）、轮询（RR）和随机（Random））。然而，它随网络规模扩展性较差，而 MAF-MAD 在较大网络的所有考量场景中均优于其他所有调度器。
引用
@article{arxiv.2107.05181,
title = {AoI-minimizing Scheduling in UAV-relayed IoT Networks},
author = {Biplav Choudhury and Vijay K. Shah and Aidin Ferdowsi and Jeffrey H. Reed and Y. Thomas Hou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.05181},
year = {2021}
}