海量物联网系统中的及时状态更新：无线上行链路的分散式调度
信息论
2018-01-15 v1 math.IT
摘要
在典型的物联网（IoT）应用中，中央控制器通过无线多址接入上行链路从多个终端（如传感器和监视器）收集状态更新，一个重要问题是如何自主地实现及时的状态更新。本文采用最近提出的信息年龄（age-of-information, AoI）指标来衡量状态的及时性；研究了该问题的理论与实际两方面：我们的目标是获得一种具有最小 AoI 的调度策略，同时由于信令交换开销而仍适用于分散式实现。为此，我们首先考虑与到达无关且更新的（arrival-independent and renewal, AIR）策略集合；证明其中最小化时间平均 AoI 的最优策略是带有单包（仅保留最新包，其余丢弃）缓冲区的轮询策略（RR-ONE）。该最优性基于广义泊松到达见时间平均（PASTA）定理建立。进一步证明，在海量物联网体制下，RR-ONE 在所有策略中是渐近最优的。还推导了 RR-ONE 下的 AoI 稳态平稳分布。提出了一种可适应终端动态出现的 RR-ONE 完全分散式实现。此外，考虑不能丢弃数据包的场景，也找到了相应的最优 AIR 策略，其参数由凸问题的解给出。
引用
@article{arxiv.1801.03975,
title = {Timely Status Update in Massive IoT Systems: Decentralized Scheduling for Wireless Uplinks},
author = {Zhiyuan Jiang and Bhaskar Krishnamachari and Xi Zheng and Sheng Zhou and Zhisheng Niu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.03975},
year = {2018}
}
备注
An extended version of a manuscript submitted to ISIT 2018