Para las redes inalámbricas que comparten información urgente sobre la marcha, no es suficiente transmitir datos rápidamente. Esos datos también deben estar actualizados. Considere la cantidad de sensores en su automóvil. Si bien puede tomar menos de un segundo para la mayoría de los sensorespara transmitir un paquete de datos a un procesador central, la antigüedad de esos datos puede variar, dependiendo de la frecuencia con la que un sensor transmita lecturas.
En una red ideal, estos sensores deberían poder transmitir actualizaciones constantemente, proporcionando el estado más actualizado y actualizado para cada característica medible, desde la presión de los neumáticos hasta la proximidad de obstáculos. Pero hay una cantidad limitada de datos que un canal inalámbrico puede transmitirsin abrumar completamente la red.
¿Cómo, entonces, puede una red en constante actualización - de sensores, drones o vehículos de intercambio de datos - minimizar la antigüedad de la información que recibe en cualquier momento, mientras que al mismo tiempo evita la congestión de datos?
Los ingenieros del Laboratorio de Sistemas de Información y Decisiones del MIT están abordando esta pregunta y han encontrado una forma de proporcionar los datos más actualizados posibles para una red inalámbrica simple.
Los investigadores dicen que su método puede aplicarse a redes simples, como varios drones que transmiten coordenadas de posición a una sola estación de control, o sensores en una planta industrial que transmiten actualizaciones de estado a un monitor central. Con el tiempo, el equipo espera abordarsistemas aún más complejos, como redes de vehículos que comparten datos de tráfico de forma inalámbrica.
"Si está intercambiando información de congestión, querrá que esa información sea lo más actualizada posible", dice Eytan Modiano, profesor de aeronáutica y astronáutica y miembro del Laboratorio de Sistemas de Información y Decisión del MIT. "Si está fechado, ustedpodría tomar una decisión incorrecta. Por eso es importante la antigüedad de la información ".
Modiano y sus colegas presentaron su método en un artículo en la Conferencia Internacional de Comunicaciones Computacionales Infocom del IEEE, donde ganó un premio al Mejor artículo. El artículo aparecerá en línea en el futuro. El autor principal del artículo es el estudiante graduado Igor Kadota;El ex estudiante de posgrado Abhishek Sinha también es coautor.
Manteniéndolo fresco
Las redes tradicionales están diseñadas para maximizar la cantidad de datos que pueden transmitir a través de los canales y minimizar el tiempo que tardan esos datos en llegar a su destino. Solo recientemente los investigadores han considerado la antigüedad de la información: cuán actualizada o obsoletaes desde la perspectiva de su destinatario.
"Primero me emocioné con este problema, pensando en el contexto de los UAV: vehículos aéreos no tripulados que se mueven en un entorno y necesitan intercambiar información de posición para evitar colisiones entre sí", dice Modiano. "Sisi no intercambian esta información con la suficiente frecuencia, podrían chocar. Así que dimos un paso atrás y comenzamos a analizar el problema fundamental de cómo minimizar la antigüedad de la información en las redes inalámbricas ".
En este nuevo artículo, el equipo de Modiano buscó formas de proporcionar los datos más recientes posibles a una red inalámbrica simple. Modelaron una red básica, que consta de un solo receptor de datos, como una estación de control central, y múltiples nodos, comovarios drones transmisores de datos.
Los investigadores asumieron que solo un nodo puede transmitir datos a través de un canal inalámbrico en un momento dado. La pregunta que se propusieron responder: qué nodo debe transmitir datos en qué momento, para garantizar que la red reciba los datos más recientes posibles, enpromedio, de todos los nodos?
"Tenemos un ancho de banda limitado, por lo que debemos ser selectivos sobre qué y cuándo transmiten los nodos", dice Modiano. "Decimos, ¿cómo minimizamos la edad en esta configuración más simple? ¿Podemos resolver esto? Y lo hicimos. "
una edad óptima
La solución del equipo radica en un algoritmo simple que esencialmente calcula un "índice" para cada nodo en un momento dado. El índice de un nodo se basa en varios factores: la antigüedad o la actualidad de los datos que está transmitiendo; la confiabilidad delcanal sobre el que se comunica; y la prioridad general de ese nodo.
"Por ejemplo, es posible que tenga un dron más caro o un dron más rápido, y le gustaría tener información mejor o más precisa sobre ese dron. Por lo tanto, puede configurarlo con una prioridad alta", explica Kadota.
A los nodos con una prioridad más alta, un canal más confiable y datos más antiguos se les asigna un índice más alto, en comparación con los nodos que tienen una prioridad relativamente baja, que se comunican a través de canales más puntuales, con datos más recientes, que están etiquetados con un índice más bajo.
El índice de un nodo puede cambiar de un momento a otro. En cualquier momento dado, el algoritmo dirige al nodo con el índice más alto para que transmita sus datos al receptor. De esta manera de priorización, el equipo encontró que la red está garantizada para recibir ellos datos más recientes posibles en promedio, de todos los nodos, sin sobrecargar sus canales inalámbricos.
El equipo calculó un límite inferior, es decir, una edad promedio de información para la red que es más reciente que la que podría lograr cualquier algoritmo. Descubrieron que el algoritmo del equipo funciona muy cerca de este límite y que está cerca del mejor quecualquier algoritmo podría hacer en términos de proporcionar los datos más actualizados posibles para una red inalámbrica simple.
"Se nos ocurrió un límite fundamental que dice, no es posible que tenga una edad de información menor que este valor ¬ - ningún algoritmo podría ser mejor que este límite - y luego mostramos que nuestro algoritmo se acercó a ese límite", Dice Modiano." Así que es casi óptimo ".
El equipo planea probar su esquema de índice en una red simple de radios, en la que una radio puede servir como estación base, recibiendo datos sensibles al tiempo de varias otras radios. El grupo de Modiano también está desarrollando algoritmos para optimizar la edad deinformación en redes más complejas.
"Nuestros artículos futuros mirarán más allá de una sola estación base, a una red con múltiples estaciones base, y cómo interactúa", dice Modiano. "Y eso, con suerte, resolverá un problema mucho mayor".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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