物联网中具有非线性老化函数的集中式与分布式信息年龄最小化
信息论
2021-01-05 v1 math.IT
摘要
物联网（IoT）系统中的资源管理因其海量规模与异质性而成为主要挑战。例如，多数 IoT 应用要求所采集信息的及时交付，这对 IoT 而言是关键挑战。本文提出新颖的集中式与分布式资源分配方案，以使 IoT 设备共享有限通信资源并及时传输 IoT 消息。在所考虑系统中，信息的时效性由非线性信息年龄（AoI）度量刻画，其可自然量化信息新鲜度。为建模 IoT 系统固有的异质性，非线性老化函数依据 IoT 设备类型与消息内容定义。为最小化 AoI，所提资源管理方案在分配有限通信资源时考虑 AoI。特别地，所提集中式方案使基站能学习设备类型并确定老化函数。此外，所提分布式方案使设备能基于关于其他设备及其 AoI 的可用信息来共享有限通信资源。证明了所提分布式方案的收敛性，并分析了其在部分信息下降低 AoI 的有效性。仿真结果表明，与无学习的简单集中式分配相比，所提集中式方案实现了显著更低的平均瞬时 AoI，而与随机分配相比，所提分布式方案实现了显著更低的平均瞬时 AoI。结果还显示，所提集中式方案在几乎所有情况下均优于所提分布式方案，但分布式方法对海量 IoT 更为可行。
引用
@article{arxiv.2101.00543,
title = {Centralized and Distributed Age of Information Minimization with non-linear Aging Functions in the Internet of Things},
author = {Taehyeun Park and Walid Saad and Bo Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.00543},
year = {2021}
}
备注
19 pages, 11 figures, journal