Analysis of the Age of Information in IoT networks with hybrid multiple access control protocols

Abstract

[ES] El concepto de Edad de la Información (AoI, por sus siglas en inglés) se introdujo como una métrica para cuantificar la actualidad de la información. La AoI ha demostrado su relevancia en la estimación remota, así como en otros escenarios que requieren actualizaciones rápidas de la información. Su valor varía con el tiempo y se define como el tiempo transcurrido desde el instante de generación (en el sensor remoto) de la actualización de información más reciente recibida con éxito en la estación de recolección de datos. Por otro lado, los protocolos de acceso múltiple (MAC, por sus siglas en inglés) juegan un papel crucial en las pilas de protocolos de redes del Internet de las Cosas (IoT). Elegir un protocolo MAC adecuado es esencial para garantizar que las redes de sensores cumplan con los criterios de calidad de servicio en cuanto a rendimiento, latencia, frescura de los datos y, en última instancia, la calidad de las actualizaciones e información proporcionada en una estación central de recolección de datos. El objetivo de esta tesis es examinar el impacto que tienen diferentes protocolos MAC en la AoI. Más específicamente, desarrollaremos un modelo de simulación de varios protocolos MAC híbridos y realizaremos un estudio de simulación exhaustivo para evaluar su desempeño utilizando diferentes métricas de AoI (por ejemplo, valores máximos o promedio).

[EN] The Age of Information (AoI) concept was introduced as a metric to quantify the timeliness of information. AoI has demonstrated its relevance in remote estimation as well as other scenarios requiring fast information updates. Its value varies with time and is defined as the time elapsed since the generation instant (at the remote sensor) of the most recent information update successfully received at the data collection station. On the other hand, multiple access (MAC) protocols play a crucial role in Internet of Things (IoT) network protocol stacks. Choosing an appropriate MAC protocol is essential to guaranteeing that sensor networks fulfill quality of service criteria regarding throughput, latency, data freshness, and ultimately the quality of information updates and insights provided at a central data collection station. The objective of this thesis is to examine the impact that different MAC protocols have on the AoI. More specifically, we will develop a simulation model of several hybrid MAC protocols and conduct an extensive simulation study to assess their performance using different AoI metrics (e.g., peak or average values).