替换式后到先服务协议下随机接入网络中信息年龄的时空分析
信息论
2021-09-21 v1 math.IT
摘要
我们研究了随机接入网络中的信息年龄（AoI），其中发射机需要通过共享频谱向预期接收机发送一系列信息包。由于干扰，链路对之间的动态会在空间与时间上相互作用，而这些时空相互作用对 AoI 的影响尚不清晰。在本文中，我们横跨排队论与随机几何建立了一个分析框架，以考量 temporal 业务属性与空间网络拓扑之间的相互作用，用于此类研究。具体而言，我们推导了准确且易处理的表达式来量化网络平均 AoI 以及峰值 AoI 的中断概率。此外，我们开发了一种去中心化信道接入策略，利用每个节点的局部观测做出使 AoI 最小的传输决策。我们的分析揭示，当包传输以先到后服务（LCFS）顺序调度，而新到达的包可替换未送达的包时，取决于部署密度，可能存在也可能不存在使网络平均 AoI 最小的包到达率权衡。而且，时隙 ALOHA 协议在包到达率高时被证明有助于降低 AoI，但在包到达不频繁的情形下却无助于减小 AoI。数值结果也证实了所提方案的有效性，其中当网络规模增长时增益尤为显著，因为我们的方法能够随环境变化调整信道接入概率。
引用
@article{arxiv.2109.08825,
title = {Spatiotemporal Analysis for Age of Information in Random Access Networks under Last-Come First-Serve with Replacement Protocol},
author = {Howard H. Yang and Ahmed Arafa and Tony Q. S. Quek and H. Vincent Poor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.08825},
year = {2021}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2008.07717