Para redes sem fio que compartilham informações urgentes, não é suficiente transmitir dados rapidamente. Esses dados também precisam ser atualizados. Considere os vários sensores em seu carro. Embora possa demorar menos de um segundo para a maioria dos sensores transmitir um pacote de dados para um processador central, a idade desses dados pode variar, dependendo da frequência com que um sensor está retransmitindo leituras.

Em uma rede ideal, esses sensores devem ser capazes de transmitir atualizações constantemente, fornecendo o mais fresco, status mais atual para cada recurso mensurável, da pressão dos pneus à proximidade de obstáculos. Mas há um limite de dados que um canal sem fio pode transmitir sem sobrecarregar completamente a rede.

Quão, então, pode uma rede em constante atualização - de sensores, drones, ou veículos de compartilhamento de dados - minimize a idade das informações que recebe a qualquer momento, ao mesmo tempo em que evita o congestionamento de dados?

Os engenheiros do Laboratório de Sistemas de Informação e Decisão do MIT estão lidando com essa questão e descobriram uma maneira de fornecer os dados mais recentes possíveis para uma rede sem fio simples.

Os pesquisadores dizem que seu método pode ser aplicado a redes simples, como vários drones que transmitem coordenadas de posição para uma única estação de controle, ou sensores em uma planta industrial que transmitem atualizações de status para um monitor central. Eventualmente, a equipe espera lidar com sistemas ainda mais complexos, como redes de veículos que compartilham dados de tráfego sem fio.

"Se você estiver trocando informações de congestionamento, você gostaria que as informações fossem o mais atualizadas possível, "diz Eytan Modiano, professor de aeronáutica e astronáutica e membro do Laboratório de Sistemas de Informação e Decisão do MIT. "Se for datado, você pode tomar a decisão errada. É por isso que a era da informação é importante. "

Modiano e seus colegas apresentaram seu método em um artigo na Conferência Internacional sobre Comunicações Computacionais do IEEE (Infocom), onde ganhou o prêmio de melhor artigo. O artigo aparecerá online no futuro. O autor principal do artigo é o estudante graduado Igor Kadota; o ex-aluno de graduação Abhishek Sinha também é co-autor.

Mantendo-o atualizado

As redes tradicionais são projetadas para maximizar a quantidade de dados que podem transmitir pelos canais, e minimizar o tempo que leva para que os dados cheguem ao seu destino. Apenas recentemente os pesquisadores consideraram a idade das informações - quão novas ou obsoletas são as informações da perspectiva de seu destinatário.

"Fiquei animado com este problema, pensando no contexto de UAVs - veículos aéreos não tripulados que se movem em um ambiente, e eles precisam trocar informações de posição para evitar colisões entre si, "Modiano diz." Se eles não trocam essas informações com frequência, eles podem colidir. Portanto, recuamos e começamos a examinar o problema fundamental de como minimizar a idade da informação nas redes sem fio. "

Neste novo artigo, A equipe de Modiano procurou maneiras de fornecer os dados mais recentes possíveis para uma rede sem fio simples. Eles modelaram uma rede básica, consistindo em um único receptor de dados, como uma estação de controle central, e vários nós, como vários drones de transmissão de dados.

Os pesquisadores presumiram que apenas um nó pode transmitir dados por um canal sem fio a qualquer momento. A questão que eles se propuseram a responder:qual nó deve transmitir dados em que momento, para garantir que a rede receba os dados mais recentes possíveis, na média, de todos os nós?

"Estamos limitados em largura de banda, então precisamos ser seletivos sobre o que e quando os nós estão transmitindo, "Modiano diz." Nós dizemos, como podemos minimizar a idade neste ambiente mais simples? Podemos resolver isso? E nós fizemos. "

Uma idade ótima

A solução da equipe está em um algoritmo simples que basicamente calcula um "índice" para cada nó em um determinado momento. O índice de um nó é baseado em vários fatores:a idade, ou atualização dos dados que está transmitindo; a confiabilidade do canal pelo qual está se comunicando; e a prioridade geral desse nó.

"Por exemplo, você pode ter um drone mais caro, ou drone mais rápido, e você gostaria de ter informações melhores ou mais precisas sobre esse drone. Então, você pode definir aquele com alta prioridade, "Kadota explica.

Nós com uma prioridade mais alta, um canal mais confiável, e dados mais antigos, são atribuídos a um índice mais alto, versus nós que são relativamente de baixa prioridade, comunicando-se por canais mais sofisticados, com dados mais recentes, que são rotulados com um índice inferior.

O índice de um nó pode mudar de momento a momento. Em qualquer momento, o algoritmo direciona o nó com o índice mais alto para transmitir seus dados ao receptor. Desta forma, priorizando, a equipe descobriu que a rede tem garantia de receber os dados mais recentes possíveis, em média, de todos os nós, sem sobrecarregar seus canais sem fio.

A equipe calculou um limite inferior, o que significa uma idade média de informações para a rede que é mais atualizada do que qualquer algoritmo jamais poderia atingir. Eles descobriram que o algoritmo da equipe tem um desempenho muito próximo desse limite, e que está perto do melhor que qualquer algoritmo poderia fazer em termos de fornecer os dados mais recentes possíveis para uma rede sem fio simples.

"Criamos um limite fundamental que diz:você não pode ter uma idade de informação inferior a este valor - nenhum algoritmo poderia ser melhor do que este limite - e então mostramos que nosso algoritmo chegou perto desse limite, "Modiano diz." Então está perto do ideal. "

A equipe está planejando testar seu esquema de índice em uma rede simples de rádios, em que um rádio pode servir como uma estação base, recebendo dados urgentes de vários outros rádios. O grupo de Modiano também está desenvolvendo algoritmos para otimizar a era da informação em redes mais complexas.

"Nossos futuros documentos olharão além de apenas uma estação base, para uma rede com várias estações base, e como isso interage, "Modiano diz." E isso vai resolver um problema muito maior. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.