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新算法使數據在無線網絡中保持新鮮

責任編輯:zsheng |來源:企業網D1Net  2018-12-28 15:38:00 本文摘自:寧夏信息港

對于即時共享時間敏感信息的無線網絡,僅僅快速傳輸數據是不夠的。這些數據也需要新鮮。考慮一下你車里的許多傳感器。雖然大多數傳感器將數據包傳輸到中央處理器可能需要不到一秒的時間,但數據的年齡可能會有所不同,具體取決于傳感器傳輸讀數的頻率。

在理想的網絡中,這些傳感器應該能夠不斷傳輸更新,為每個可測量的功能提供最新,最新的狀態,從輪胎壓力到障礙物附近。但是,只有這么多的數據,無線信道可以傳輸而不會完全壓倒網絡。

那么,如何不斷更新網絡 - 傳感器,無人機或數據共享工具 - 可以最大限度地縮短其隨時收到的信息的年齡,同時避免數據擁塞?

麻省理工學院信息與決策系統實驗室的工程師們正在解決這個問題,并提出了一種為簡單的無線網絡提供最新鮮數據的方法。

研究人員表示,他們的方法可以應用于簡單的網絡,例如將位置坐標傳輸到單個控制站的多個無人機,或者將狀態更新傳遞給中央監視器的工業工廠中的傳感器。最終,該團隊希望能夠解決更復雜的系統,例如無線共享交通數據的車輛網絡。

“如果你正在交換擁堵信息,你會希望這些信息盡可能新鮮,”航空航天教授,麻省理工學院信息與決策系統實驗室成員Eytan Modiano說。“如果它已過時,你可能做出錯誤的決定。這就是為什么信息時代很重要的原因。”

Modiano和他的同事在IEEE國際計算通信會議(Infocom)的一篇論文中介紹了他們的方法,并獲得了最佳論文獎。該論文將在未來出現在網上。該論文的第一作者是研究生Igor Kadota;前研究生Abhishek Sinha也是合著者。

保持新鮮

傳統網絡旨在最大化它們可以跨通道傳輸的數據量,并最大限度地縮短數據到達目的地所需的時間。直到最近,研究人員才開始考慮信息的年齡 - 從收件人的角度來看,信息的新鮮程度或陳舊信息是多少。

“我首先對這個問題感到興奮,在無人機的背景下思考 - 在環境中四處移動的無人駕駛飛行器,他們需要交換位置信息以避免相互碰撞,”莫迪亞諾說。“如果他們不經常交換這些信息,他們可能會發生沖突。所以我們退后一步,開始研究如何最大限度地減少無線網絡信息時代的根本問題。”

在這篇新論文中,Modiano的團隊尋找方法為簡單的無線網絡提供最新鮮的數據。他們建模了一個基本網絡,包括一個數據接收器,如中央控制站,以及多個節點,如幾個數據傳輸無人機。

研究人員假設在任何給定時間只有一個節點可以通過無線信道傳輸數據。他們要回答的問題是:哪個節點應該在哪個時間傳輸數據,以確保網絡平均從所有節點接收最新的數據?

“我們的帶寬有限,所以我們需要選擇節點傳輸的時間和節點,”Modiano說。“我們說,在這個最簡單的環境中,我們如何最大限度地減少年齡?我們可以解決這個問題嗎?我們做到了。”

最佳年齡

團隊的解決方案在于一個簡單的算法,它基本上可以在任何給定時刻為每個節點計算“索引”。節點的索引基于幾個因素:它傳輸的數據的年齡或新鮮度;它所通信的信道的可靠性;以及該節點的總體優先級。

“例如,你可能擁有更昂貴的無人機或更快的無人機,而且你希望獲得更好或更準確的無人機信息。所以,你可以設置一個具有高優先級的信息,”Kadota解釋道。

具有較高優先級,更可靠信道和較舊數據的節點被分配較高的索引,而優先級相對較低的節點通過spottier信道進行通信,其中較新的數據用較低的索引標記。

節點的索引可以隨時改變。在任何給定時刻,算法指示具有最高索引的節點將其數據發送到接收器。在這種優先排序方式中,團隊發現網絡保證平均從所有節點接收最新鮮的數據,而不會使其無線信道過載。

該團隊計算了一個下限,這意味著網絡信息的平均年齡比任何算法都要高。他們發現團隊的算法非常接近這個界限,并且它接近于任何算法在為簡單的無線網絡提供最新鮮數據方面所能做的最好的算法。

“我們提出了一個基本的界限,即你不可能擁有比這個值更低的信息年齡¬ - 沒有算法可以比這個更好 - 然后我們證明了我們的算法接近那個界限,”莫迪亞諾說。“所以它接近最佳狀態。”

該團隊計劃在一個簡單的無線電網絡上測試其索引方案,其中一個無線電可以作為基站,接收來自其他幾個無線電的時間敏感數據。Modiano的小組還在開發算法,以優化更復雜網絡中的信息時代。

“我們未來的論文將超越一個基站,一個擁有多個基站的網絡,以及它們如何相互作用,”莫迪亞諾說。“這將有望解決一個更大的問題。”

關鍵字:無線網絡 數據 算法

本文摘自:寧夏信息港

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