MARS：基于决策树的多频率架构与频率选择用于新兴中尺度CPS/IoT应用
网络与互联网体系结构
2024-09-27 v1
摘要
物联网（IoT）正快速从小规模应用扩展到大规模应用。小规模应用使用短程无线电，如 Zigbee、BLE，而大规模应用使用长程无线电，如 LoRa、NB-IoT。另一种新兴的应用类别，如智能家居中的点对点能源交易，称为中尺度 IoT应用。目前没有针对这些应用的专用无线电。它们要么使用短程/长程无线电。为弥合这一差距，我们利用现有的 COTS IoT 无线电探索中尺度应用。我们的定性分析确定 Zigbee 和 LoRa 作为潜在候选人。我们的定量分析在单跳和多跳拓扑上显示，Zigbee 和 LoRa 在距离网关 500-1200米时实现了可竞争的吞吐量。这些分析的一个基本发现是，能够有效在 Zigbee 和 LoRa 之间切换的多频率系统优于单频率系统。然而，在传输期间瞬时选择和切换到高吞吐量频率并不容易，因为链路质量呈现不稳定的动态。为解决这一问题，我们开发了 MARS，使用路径质量指标在传输期间瞬时选择高吞吐量频率。然而，在资源受限的终端设备上实现 MARS意味着要获得瞬时路径质量指标。传统的路径质量估计由于传播和排队延迟并非瞬时。我们通过表明将局部路径指标作为决策树的输入，能够提供足够的信息来瞬时识别高吞吐量频率。MARS 的无线电选择器由 TAO-CART 树驱动。在两个不同位置的大规模网格拓扑上对 MARS 进行评估显示，MARS 能够在传输期间有效识别并切换到高吞吐量频率，平均吞吐量相对于其竞争者提升 48.2% 和 49.79%。
引用
@article{arxiv.2409.18043,
title = {MARS: Multi-radio Architecture with Radio Selection using Decision Trees for emerging mesoscale CPS/IoT applications},
author = {Jothi Prasanna Shanmuga Sundaram and Arman Zharmagambetov and Magzhan Gabidolla and Miguel A. Carreira-Perpinan and Alberto Cerpa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.18043},
year = {2024}
}