随机接入泊松网络中的信息年龄优化
信息论
2021-02-24 v2 网络与互联网体系结构
math.IT
摘要
时效性正成为许多物联网(Internet of Things, IoT)应用的新兴需求。在节点大量分布的物联网网络中,传输阶段可能产生严重干扰,导致信息年龄(age of information, AoI)退化。因此,研究AoI的性能极限以及如何达到该极限十分重要。本文旨在优化随机接入泊松网络中的AoI。通过考虑发送节点间的时空交互,推导了峰值AoI的表达式,并进一步基于该表达式推导了最优峰值AoI以及相应的最优系统参数,包括数据包到达率和信道接入概率的显式表达式。结果表明,在给定数据包到达率(或给定信道接入概率)时,最优信道接入概率(或最优数据包到达率)在节点部署密度较小时等于1,并由于发送节点间时空耦合引起的严重干扰而随空间部署密度增加单调下降。当联合调节数据包到达率和信道接入概率时,最优信道接入概率始终设为1。此外,在仅调节信道接入概率时,发现仅当节点部署密度较高时,较小数据包到达率才能改善最优峰值AoI性能,这与仅调节数据包到达率的情况相反,后者中无论节点部署密度如何,较高的信道接入概率总能带来更优的最优峰值AoI。在所有系统参数最优调节的情形下,最优峰值AoI随节点部署密度线性增长,而非固定系统参数下的指数增长。
引用
@article{arxiv.2101.00817,
title = {Optimizing Age of Information in Random-Access Poisson Networks},
author = {Xinghua Sun and Fangming Zhao and Howard H. Yang and Wen Zhan and Xijun Wang and Tony Q. S. Quek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.00817},
year = {2021}
}