Para redes inalámbricas que comparten información urgente sobre la marcha, no es suficiente transmitir datos rápidamente. Esos datos también deben estar actualizados. Considere los muchos sensores de su automóvil. Si bien la mayoría de los sensores pueden tardar menos de un segundo en transmitir un paquete de datos a un procesador central, la antigüedad de esos datos puede variar, dependiendo de la frecuencia con la que un sensor transmita lecturas.

En una red ideal, estos sensores deberían poder transmitir actualizaciones constantemente, proporcionando lo más fresco, estado más actual para cada característica medible, desde la presión de los neumáticos hasta la proximidad de obstáculos. Pero hay una cantidad limitada de datos que un canal inalámbrico puede transmitir sin abrumar completamente la red.

Cómo, luego, ¿Puede una red en constante actualización, de sensores, drones o vehículos de intercambio de datos:minimiza la antigüedad de la información que recibe en cualquier momento, al mismo tiempo que evita la congestión de datos?

Los ingenieros del Laboratorio de Sistemas de Información y Decisiones del MIT están abordando esta cuestión y han encontrado una forma de proporcionar los datos más actualizados posibles para una red inalámbrica simple.

Los investigadores dicen que su método se puede aplicar a redes simples, como varios drones que transmiten coordenadas de posición a una única estación de control, o sensores en una planta industrial que transmiten actualizaciones de estado a un monitor central. Finalmente, el equipo espera abordar sistemas aún más complejos, como redes de vehículos que comparten datos de tráfico de forma inalámbrica.

"Si intercambia información de congestión, desea que la información sea lo más actualizada posible, "dice Eytan Modiano, profesor de aeronáutica y astronáutica y miembro del Laboratorio de Sistemas de Información y Decisión del MIT. "Si tiene fecha, podría tomar la decisión equivocada. Por eso es importante la era de la información ".

Modiano y sus colegas presentaron su método en un artículo en la Conferencia Internacional de Comunicaciones Computacionales de IEEE (Infocom), donde ganó un premio al mejor artículo. El documento aparecerá en línea en el futuro. El autor principal del artículo es el estudiante graduado Igor Kadota; El ex estudiante de posgrado Abhishek Sinha también es coautor.

Manteniéndolo fresco

Las redes tradicionales están diseñadas para maximizar la cantidad de datos que pueden transmitir a través de los canales, y minimizar el tiempo que tardan esos datos en llegar a su destino. Sólo recientemente los investigadores han considerado la antigüedad de la información:qué tan reciente o obsoleta es la información desde la perspectiva de su destinatario.

"Primero me emocioné con este problema, pensando en el contexto de los UAV:​​vehículos aéreos no tripulados que se mueven en un entorno, y necesitan intercambiar información de posición para evitar colisiones entre sí, "Dice Modiano." Si no intercambian esta información con la suficiente frecuencia, podrían chocar. Así que dimos un paso atrás y comenzamos a analizar el problema fundamental de cómo minimizar la antigüedad de la información en las redes inalámbricas ".

En este nuevo artículo, El equipo de Modiano buscó formas de proporcionar los datos más actualizados posibles a una red inalámbrica simple. Modelaron una red básica, compuesto por un solo receptor de datos, como una estación de control central, y múltiples nodos, como varios drones transmisores de datos.

Los investigadores asumieron que solo un nodo puede transmitir datos a través de un canal inalámbrico en un momento dado. La pregunta que se propusieron responder:qué nodo debería transmitir datos en qué momento, para garantizar que la red reciba los datos más actualizados posibles, de media, de todos los nodos?

"Tenemos un ancho de banda limitado, por lo que debemos ser selectivos sobre qué y cuándo transmiten los nodos, "Modiano dice." Nosotros decimos, ¿Cómo minimizamos la edad en este entorno tan simple? ¿Podemos solucionar esto? Y lo hicimos ".

Una edad optima

La solución del equipo radica en un algoritmo simple que esencialmente calcula un "índice" para cada nodo en un momento dado. El índice de un nodo se basa en varios factores:la edad, o la actualidad de los datos que está transmitiendo; la fiabilidad del canal por el que se comunica; y la prioridad general de ese nodo.

"Por ejemplo, es posible que tenga un dron más caro, o drone más rápido, y le gustaría tener información mejor o más precisa sobre ese dron. Entonces, puede configurar ese con una prioridad alta, "Explica Kadota.

Nodos con mayor prioridad, un canal más confiable, y datos más antiguos, se les asigna un índice más alto, frente a los nodos que tienen una prioridad relativamente baja, comunicarse a través de canales más puntuales, con datos más recientes, que están etiquetados con un índice más bajo.

El índice de un nodo puede cambiar de un momento a otro. En cualquier momento dado, el algoritmo dirige al nodo con el índice más alto a transmitir sus datos al receptor. De esta manera prioritaria, el equipo descubrió que la red está garantizada para recibir los datos más actualizados posibles en promedio, de todos los nodos, sin sobrecargar sus canales inalámbricos.

El equipo calculó un límite inferior, lo que significa una edad promedio de información para la red que es más reciente que la que podría lograr cualquier algoritmo. Descubrieron que el algoritmo del equipo funciona muy cerca de este límite, y que está cerca de lo mejor que podría hacer cualquier algoritmo en términos de proporcionar los datos más actualizados posibles para una red inalámbrica simple.

"Se nos ocurrió un límite fundamental que dice:no es posible que tenga una edad de información más baja que este valor (ningún algoritmo podría ser mejor que este límite) y luego mostramos que nuestro algoritmo se acercó a ese límite, "Dice Modiano." Así que está cerca de ser óptimo ".

El equipo planea probar su esquema de índice en una red simple de radios, en el que una radio puede servir como estación base, recibir datos urgentes de varias otras radios. El grupo de Modiano también está desarrollando algoritmos para optimizar la edad de la información en redes más complejas.

"Nuestros artículos futuros mirarán más allá de una sola estación base, a una red con varias estaciones base, y cómo eso interactúa, ", Dice Modiano." Y eso, con suerte, resolverá un problema mucho mayor ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.