We consider the problem of optimizing the freshness of status updates that are sent from a large number of low-power sources to a common access point. The source nodes utilize carrier sensing to reduce collisions and adopt an asynchronized sleep-wake scheduling strategy to achieve a target network lifetime (e.g., 10 years). We use age of information (AoI) to measure the freshness of status updates, and design sleep-wake parameters for minimizing the weighted-sum peak AoI of the sources, subject to per-source battery lifetime constraints. When the sensing time (i.e., the time duration of carrier sensing) is zero, this sleep-wake design problem can be solved by resorting to a two-layer nested convex optimization procedure; however, for positive sensing times, the problem is non-convex. We devise a low-complexity solution to solve this problem and prove that, for practical sensing times that are short, the solution is within a small gap from the optimum AoI performance. When the mean transmission time of status-update packets is unknown, we devise a reinforcement learning algorithm that adaptively performs the following two tasks in an ``efficient way'': a) it learns the unknown parameter, b) it also generates efficient controls that make channel access decisions. We analyze its performance by quantifying its ``regret'', i.e., the sub-optimality gap between its average performance and the average performance of a controller that knows the mean transmission time. Our numerical and NS-3 simulation results show that our solution can indeed elongate the batteries lifetime of information sources, while providing a competitive AoI performance.


翻译:我们考虑的是优化从大量低功率来源发送到共同接入点的状态更新的新鲜度问题。 源节点利用承运人感知来减少碰撞,并采用无同步的睡眠觉计划战略来实现目标网络寿命(例如10年),我们用信息年龄(AoI)来衡量状态更新的新鲜度,并设计睡眠觉参数以尽量减少源的加权和峰值 AoI,但受每个源的电池使用寿命限制。当感测时间(即承运人感测的时间长度)为零时,这种睡眠觉觉状态设计问题可以通过使用双层嵌套式螺旋形优化程序来解决;然而,对于积极的感测时间来说,问题就是非Convex问题。 我们设计了一个低兼容度解决方案来解决这个问题,并且证明,对于实际感测时间来说,解决方案在最佳AoIi的运行状态差距下,当状态更新的中的平均传输时间为未知的时间段,我们设计了一个不为平均时间段的传输时间段,我们设计了一个强化的运行时间段- 。 我们设计了一个不为快速的电路段的运行测测测测测测测测结果,同时,我们通过测测测测测测测测测测测测结果, 。

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