具有非均匀状态包大小的物联网中的最小信息年龄
信息论
2020-01-27 v4 网络与互联网体系结构
math.IT
摘要
本文研究了一个实时物联网(IoT)监控系统,其中调度 IoT 设备对底层物理过程进行采样,并将状态更新发送至一个公共目的地。在现实世界的物联网中,由于每个物理过程动态特性可能不同,不同设备的状态更新大小通常不同,且每个状态更新通常需要多个传输时隙。考虑到噪声信道下具有非均匀状态更新大小的多时隙传输,研究了联合设备调度与状态采样问题,以最小化目的地处的平均信息年龄(AoI)。该随机问题被建模为无限期平均代价马尔可夫决策过程(MDP)。刻画了 MDP 值函数的单调性,并由此证明最优调度与采样策略关于各设备的 AoI 是阈值型的。为克服维数灾难,通过半随机化基础策略与线性逼近值函数提出了一种低复杂度次优策略。所提次优策略被证明具有与最优策略相似的结构,这为其有效性能提供了结构基础。随后开发了一种结构感知算法以获取该次优策略。解析结果进一步推广至具有随机状态更新到达的物联网监控系统,其中最优调度与采样策略同样被证明是关于各设备 AoI 的阈值型策略。仿真结果阐明了最优策略的结构,并表明所提次优求解方法可取得近最优的 AoI 性能。
引用
@article{arxiv.1901.07069,
title = {Minimum Age of Information in the Internet of Things with Non-uniform Status Packet Sizes},
author = {Bo Zhou and Walid Saad},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.07069},
year = {2020}
}
备注
33 pages, 8 figures. Accepted by IEEE Transactions on Wireless Communications. Corrected the typos in Fig.1 and Fig. 2