This paper investigates the problem of minimizing the age-of-information (AoI) and transmit power consumption in a vehicular network, where a roadside unit (RSU) provides timely updates about a set of physical processes to vehicles. Each vehicle is interested in maintaining the freshness of its information status about one or more physical processes. A framework is proposed to optimize the decisions to unicast, multicast, broadcast, or not transmit updates to vehicles as well as power allocations to minimize the AoI and the RSU's power consumption over a time horizon. The formulated problem is a mixed-integer nonlinear programming problem (MINLP), thus a global optimal solution is difficult to achieve. In this context, we first develop an ant colony optimization (ACO) solution which provides near-optimal performance and thus serves as an efficient benchmark. Then, for real-time implementation, we develop a deep reinforcement learning (DRL) framework that captures the vehicles' demands and channel conditions in the state space and assigns processes to vehicles through dynamic unicast-multicast scheduling actions. Complexity analysis of the proposed algorithms is presented. Simulation results depict interesting trade-offs between AoI and power consumption as a function of the network parameters.


翻译:本文探讨如何在车辆网络中最大限度地减少信息年龄(AoI)和传输电力消耗的问题,在网络中,路边单位(RSU)及时向车辆提供一套物理流程的最新信息;每个车辆都有兴趣保持其信息状态的新鲜程度,了解一个或多个物理流程;提出一个框架,优化对单向、多播、广播或不向车辆传送最新消息的决定,以及电力分配,以在时间范围内最大限度地减少AoI和RSU的动力消耗;提出的问题是一个混合整数非线性编程问题(MINLP),因此难以实现全球最佳解决方案;在此背景下,我们首先开发一个蚂蚁群优化解决方案,提供接近最佳性性能,从而作为一个有效基准;然后,为实时实施,我们开发一个深度强化学习(DRL)框架,以了解车辆在州空间的需求和频道条件,并通过动态单向车辆分配程序,通过动态单式-多线性排式的排程动作。

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