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Queueing Delay Analysis and Optimization of Statistical Data Aggregation and Transmission Systems Analyse des délais de file d'attente et optimisation des systèmes d'agrégation et de transmission de données statistiques

Hideaki YOSHINO, Kenko OTA, Takefumi HIRAGURI

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Résumé:

L'agrégation de données, qui consiste à résumer une grande quantité de données, est une méthode efficace pour économiser des ressources de communication limitées, telles que les radiofréquences et l'énergie des nœuds de capteurs. L'agrégation de paquets dans un réseau local sans fil et l'agrégation de données détectées dans des réseaux de capteurs sans fil en sont des exemples typiques. Nous proposons et analysons deux modèles de files d'attente de schémas d'agrégation de données statistiques fondamentales : intervalle constant et nombre d'agrégation constant. Nous représentons chaque schéma d'agrégation par un modèle de réseau de file d'attente tandem avec une porte au niveau du processus d'agrégation et une file d'attente de serveur unique au niveau du processus de transmission. Nous dérivons analytiquement la distribution stationnaire et la transformée de Laplace-Stieltjes du temps système pour chaque processus d'agrégation et de transmission et du temps système total. Nous évaluons ensuite numériquement les caractéristiques du temps moyen stationnaire du système et clarifions que chaque modèle a un paramètre d'agrégation optimal (c'est-à-dire un intervalle d'agrégation optimal ou un nombre d'agrégation optimal), qui minimise le temps total moyen du système. De plus, nous dérivons le paramètre d'agrégation optimal explicite pour un modèle de transmission D/M/1 avec chaque schéma d'agrégation et précisons qu'il fournit une approximation précise de celui de chaque modèle d'agrégation. L'intervalle d'agrégation optimal a été déterminé uniquement par le taux de transmission, tandis que le nombre d'agrégation optimal a été déterminé uniquement par les taux d'arrivée et de transmission avec des constantes proportionnelles explicitement dérivées. Ces résultats peuvent fournir une base théorique et une ligne directrice pour la conception de dispositifs d'agrégation, tels que des passerelles IoT.

Publication
IEICE TRANSACTIONS on Communications Vol.E101-B No.10 pp.2186-2195
Date de publication
2018/10/01
Publicisé
2018/04/02
ISSN en ligne
1745-1345
DOI
10.1587/transcom.2018EBP3010
Type de manuscrit
PAPER
Catégories
Réseau

Auteurs

Hideaki YOSHINO
  Nippon Institute of Technology
Kenko OTA
  Nippon Institute of Technology
Takefumi HIRAGURI
  Nippon Institute of Technology

Mots-clés

Table des matières