Age of information: pontualidade da informação em aplicações de monitoramento remoto

• Autor(a) principal: Grybosi, Jorge Felipe
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30802
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Internet das coisas; Sensoriamento remoto; Desempenho - Análise; Sistemas de telecomunicação; Sistemas de comunicação sem fio; Internet of things; Remote sensing; Performance - Analysis; Telecommunication systems; Wireless communication systems; Engenharia Elétrica

Este trabalho propõe a utilização da métrica AoI (do inglês Age of Information) como critério para avaliar o quão recente é a informação obtida no destino com relação ao processo monitorado em uma fonte. Essa ferramenta tornou-se relevante no contexto de Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things), pois, em contraste com métricas tradicionais como throughput e delay, permite quantificar a importância de uma mensagem com relação à novidade e pontualidade de seu conteúdo. Atualizar o destino de forma pontual implica em utilizar os recursos disponíveis na rede da melhor forma possível para garantir um desempenho aceitável. Ao longo do trabalho, são abordados dois contextos de aplicação da métrica em conjunto com análises numéricas e analíticas, verificando os parâmetros que podem ser otimizados para em média obter-se uma melhor AoI. O primeiro cenário compreende avaliar o compromisso entre energia consumida e a AoI média, considerando uma fonte atualizando um destino utilizando retransmissões. De forma complementar, a proposta de utilizar diversidade na recepção em conjunto com a replicação de mensagens apresentou um compromisso melhor entre a energia utilizada nas transmissões e a AoI média obtida no destino. Na sequência é apresentado um cenário mais complexo, onde a AoI média é analisada quando múltiplos dispositivos buscam atualizar um destino em um canal sem fio comum a todos. Portanto, a decodificação de uma mensagem depende, além das características em larga e pequena escala do canal, também da transmissão simultânea de outros dispositivos, o que causa uma colisão e as mensagens transmitidas são perdidas. Buscando recuperar alguns dados mesmo no caso de uma colisão, propõe-se a utilização da técnica de cancelamento sucessivo de interferência (SIC, do inglês Successive Interference Cancellation) no destino. Com esse propósito, resultados numéricos e analíticos são apresentados para avaliar as vantagens de tal implementação. Adicionalmente, são apresentadas expressões para a probabilidade de acesso ao canal que minimiza a AoI média da rede. É possível concluir que todas as propostas apresentadas no decorrer do trabalho incorrem em melhorias considerando a AoI média como métrica de desempenho. Ademais, as extensões propostas implicam em processamento adicional apenas no destino, que geralmente não possui limitações de processamento, portanto não incorre em aumento de consumo na fonte, que geralmente possui restrições de consumo/processamento.