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大规模物联网网络的信息时代的相关随机接入(Information Theory)

作为物联网(IoT)最著名的应用,远程监控的应用非常广泛。在这些监测应用中,信息越新鲜,价值越高。最近提出了一种新的度量标准,称为信息时代(AoI),用于量化各种物联网应用中的信息新鲜度。本文主要研究面向年龄的大规模物联网网络随机接入的设计与分析。具体来说,我们设计了一种新的基于固定阈值的年龄相关随机访问(ADRA)协议,其中每个物联网设备以一定的概率访问通道,只是其瞬时AoI超过了预先确定的阈值。我们通过解耦多个物联网设备纠缠在一起的AoI演化,并将每个设备解耦的AoI演化建模为离散时间齐次马尔柯夫链,从数学上对提出的ADRA协议的平均AoI进行了评估。仿真结果验证了我们的理论分析,证实了所提出的ADRA协议与传统的年龄无关方案相比具有更好的年龄性能。

原文标题:Information Theory:Age-of-Information Dependent Random Access for Massive IoT Networks

原文:As the most well-known application of the Internet of Things (IoT), remote monitoring is now pervasive. In these monitoring applications, information usually has a higher value when it is fresher. A new metric, termed the age of information (AoI), has recently been proposed to quantify the information freshness in various IoT applications. This paper concentrates on the design and analysis of age-oriented random access for massive IoT networks. Specifically, we devise a new stationary threshold-based age-dependent random access (ADRA) protocol, in which each IoT device accesses the channel with a certain probability only its instantaneous AoI exceeds a predetermined threshold. We manage to evaluate the average AoI of the proposed ADRA protocol mathematically by decoupling the tangled AoI evolution of multiple IoT devices and modelling the decoupled AoI evolution of each device as a Discrete-Time Markov Chain. Simulation results validate our theoretical analysis and affirm the superior age performance of the proposed ADRA protocol over the conventional age-independent scheme.

原文作者:He Chen,Yifan Gu,Soung-Chang Liew

原文链接:https://arxiv.org/abs/2001.04780

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