面向能效事件报告的IIoT警报场景中的传输阈值配置
系统与控制
2024-07-08 v1 系统与控制
摘要
工业物联网（IIoT）应用涉及实时监测、检测和数据分析。这受限于IIoT设备（IIoTD）间歇性活动及其有限电池容量。前者导致资源调度和随机接入困难，后者限制了IIoTD的寿命和高效运行。本文针对这些问题的相互关联性进行了探讨。具体而言，我们聚焦于通过最小化不必要的传输来延长IIoTDs感知事件/警报的电池寿命。当多个设备同时访问信道时，存在冲突，可能导致重传，从而降低能效。我们提出一种基于感知质量和网络空间部署的阈值驱动的传输决策策略。我们通过多种方法优化传输阈值，包括成功凸近似、块坐标下降法、韦尔斯特里斯图、可解释机器学习以及基于自然选择和社会行为的算法。此外，我们提出一种将优化问题重新表述为Q学习解决方案的方法，以促进对系统动态的适应性。通过数值评估，我们在复杂IIoT环境中实现了显著的性能提升，从而验证了所提出解决方案的实用性和有效性。我们显示Q学习表现最佳，而块坐标下降法的性能最差。此外，我们将所提方法与一种将所有设备相同的阈值分配给传输决策的基准方法进行比较。在低密度和高密度场景下，分别实现了94%和60%的功耗降低。
引用
@article{arxiv.2407.03982,
title = {Configuring Transmission Thresholds in IIoT Alarm Scenarios for Energy-Efficient Event Reporting},
author = {David E. Ruíz-Guirola and Onel L. A. López and Samuel Montejo-Sánchez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.03982},
year = {2024}
}