能量收集多跳网络中信息年龄的研究

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近年来,随着无线网络的迅猛发展以及能耗的剧增,将可再生能源引入无线通信网络的研究越来越受到关注。由于可再生能源供电的不稳定性,无线通信网络中的能源管理研究面临巨大的挑战。同时,人们对于消息的即时性越来越重视,传统的衡量标准不足以准确地衡量信息的新鲜程度,信息年龄(Age of Information,AoI)应运而生。本文重点研究了能量收集多跳网络中的AoI问题。首先对能量收集网络的概念和特点进行了简要的介绍,然后对AoI相关技术进行了简要的介绍,阐述了AoI的概念和度量标准以及本文所用到的凸优化理论和随机混杂系统(Stochastic Hybrid System,SHS)理论。其次针对多跳网络中AoI最小化问题,提出了一种最优的传输策略,该策略将多跳问题中的源节点和中继节点看作一个组合节点,用凸优化建模了一个具有约束的AoI最小化的优化问题,提出了AoI最小化算法来求解最优值,通过删除冗余约束降低了算法的运算量,仿真结果表明该策略能够在满足能量和数据因果关系约束的情况下,使AoI最小化。最后研究了多跳网络中队列的平均AoI。通过SHS推导出了队列的AoI,提出了一种AoI最小化的传输方案,分析了方案中节点数量以及采集速率和AoI之间的关系,仿真结果表明平均AoI与节点的先后顺序无关,保持AoI取得最小值时的采集速率和服务速率是最优的。
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