MIT开发算法使无人机等时效性强的设备可以获得最新的数据

AiTechYun

编辑:chux

对于即时共享时效性强的信息的无线网络,光是快速传输数据是不够的,这些数据要尽可能新。考虑一下你车内的诸多传感器,尽管大多数传感器将数据包传输到中央处理器可能需要不到一秒的时间,但数据的新鲜度可能会有所不同,具体取决于传感器传输数据的频率。

在一个理想的网络中,这些传感器应该能够不断地传输更新,为每个可测量的特征提供最新的状态。但是,只有非常多的数据才能让无线信道在不会使网络瘫痪的情况下传输数据。

传感器,无人机或数据共享工具需要不断更新网络,如何能够最大限度地缩短其随时获得的信息的速度,同时避免数据拥堵?

麻省理工学院信息与决策系统实验室的工程师正在处理这个问题,并提出了一种为简单无线网络提供最新数据的方法。

研究人员表示,他们的方法可能适用于简单的网络,例如将位置坐标传输到单个控制站的多个无人机,或在工业工厂中将状态更新中继到中央监视器的传感器。最终,团队希望能够解决更复杂的系统,例如无线共享流量数据的车辆网络。

“如果你正在查找拥堵信息,你会希望这些信息尽可能地新,”航空和航天教授,麻省理工学院信息与决策系统实验室成员Eytan Modiano说。“如果过了时效,你可能会做出错误的决定。”

Modiano和他的同事们在IEEE的计算通信国际会议(Infocom)的论文中介绍了他们的方法,并在那里赢得了最佳论文奖。

保持新鲜

传统网络旨在最大限度地提高跨频道传输的数据量,并最大限度地缩短数据到达目的地所需的时间。直到最近才有研究人员考虑信息的时效性。

“我首先对这个问题感到兴奋,从无人机的角度思考,在环境中移动的无人机需要交换位置信息以避免碰撞,”Modiano指出,“所以我们退后一步,开始研究解决无线网络中信息的时效性。”

在这篇新论文中,Modiano的团队正在寻找方法来为最简单的无线网络提供最新的数据。他们建模了一个基本网络,由一个单一的数据接收器(如中央控制站)和多个节点组成,如一些数据传输无人机。

研究人员假定在任何给定的时间只有一个节点可以通过无线信道传输数据。他们的问题是:哪个节点应该在哪个时间传输数据,以确保网络平均从所有节点接收到最新的数据?

“我们的带宽有限,所以我们需要对节点传输的时间和节点进行选择,”Modiano说。“如何在这种最简单的设置中解决时效性?我们做到了。”

最佳时效

该团队的解决方案是用一个简单的算法,该算法实际上可以在给定时刻计算每个节点的“索引”。节点的索引基于以下几个因素:数据传输的新鲜程度;它与之通信的信道可靠性;该节点的总体优先级。

“例如,你可能有一个更为昂贵或更快的无人机,并且你想得到更好或更准确的无人机信息。那么你可以设置高优先级,”Kadota解释说。

具有更高优先级,更可靠通道和更旧数据的节点被分配到较高的索引,而那些优先级相对较低的节点是通过spottier通道进行通信,数据较新,并用较低索引标记。

节点的索引可以随时改变。在任何给定时刻,该算法指示具有最高索引的节点将其数据传输到接收器。以这种优先级排序的方式,小组发现,网络保证从所有节点平均接收最新的数据,而不会使无线信道过载。

团队计算出一个较低的界限,这意味着网络信息的平均使用比任何算法所能达到的都要新鲜。他们发现算法非常接近这个界限。

该小组正在计划在一个简单的无线电网络上测试其索引方案,其中一个无线电可以作为基站,从其他几个无线电收到时间敏感数据。Modiano的小组也正在开发算法来优化更复杂的网络。

“我们未来的研究将不仅仅涉及一个基站,还涉及拥有多个基站的网络,以及它们如何相互作用,”Modiano说。“这将有望解决更大的问题。”

原文发布于微信公众号 - ATYUN订阅号(atyun_com)

原文发表时间:2018-06-06

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