The Age-of-Information (AoI) metric has been widely studied in the theoretical communication networks and queuing systems literature. However, experimental evaluation of its applicability to complex real-world time-sensitive systems is largely lacking. In this work, we develop, implement, and evaluate an AoI-based application layer middleware that enables the customization of WiFi networks to the needs of time-sensitive applications. By controlling the storage and flow of information in the underlying WiFi network, our middleware can: (i) prevent packet collisions; (ii) discard stale packets that are no longer useful; and (iii) dynamically prioritize the transmission of the most relevant information. To demonstrate the benefits of our middleware, we implement a mobility tracking application using a swarm of UAVs communicating with a central controller via WiFi. Our experimental results show that, when compared to WiFi-UDP/WiFi-TCP, the middleware can improve information freshness by a factor of 109x/48x and tracking accuracy by a factor of 4x/6x, respectively. Most importantly, our results also show that the performance gains of our approach increase as the system scales and/or the traffic load increases.


翻译:在理论通信网络和排队系统文献中,对信息时代(AoI)衡量标准进行了广泛的研究,但对其在复杂的现实世界时间敏感系统中的适用性进行实验性评价的情况基本缺乏。在这项工作中,我们开发、实施和评价了基于AoI的应用层中继器,使无线网络能够定制,以满足时间敏感应用的需要。通过控制WiFi网络基础信息储存和流动,我们的中继器可以:(一) 防止包装碰撞;(二) 丢弃已不再有用的散装袋;以及(三) 动态地优先传送最相关的信息。为了展示我们中间软件的效益,我们利用通过WiFi系统与中央控制器进行的大量UAVS进行移动跟踪应用。我们的实验结果表明,与WiFi-UDP/WiFi-TCP相比,中继器可以改进信息新鲜度,使109x/48x系数提高,4x/6x系数跟踪准确度。最重要的是,我们的结果还表明,我们做法的性能增加系统负荷和流量的尺度。

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