Proactive Resource Allocation: Harnessing the Diversity and Multicast Gains
本文介绍了新的概念，积极的资源分配，通过用户行为的可预测性被利用来平衡无线流量随着时间的推移，因此，显着降低所需的带宽，以达到一个给定的阻塞/中断概率。我们从一个简单的模型开始，在这个模型中，智能无线设备被假设为预测新请求的到来，并提前T个时隙将它们提交给网络。使用来自大偏差理论的工具，我们量化所得到的预测多样性增益，以确定中断事件概率的衰减率随着预测持续时间T而增加。然后，将该模型推广为在预测前瞻时间T中包含随机性的影响。值得注意的是，我们还表明，在认知网络的情况下，适当使用主动资源分配的主要用户提高了二级网络的多样性增益在没有成本的主要网络的多样性。我们还揭示了可预测的需求，并表明，主动组播网络可以实现显着更高的多样性增益，规模与T超线性。最后，我们得出结论，提出的保护伞下的主动（非因果）无线网络框架的新的研究问题的讨论。
2011-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
Energy-Efficient Wireless Content Delivery with Proactive Caching
我们提出了一种智能的主动内容缓存方案，以减少无线下行链路的能量消耗。我们考虑在线社交网络（OSN）设置，其中新内容随着时间的推移而生成，并且在随机的生命周期内向用户保持\textit{relevant}。内容通过时变无线信道以取决于信道状态和下载的内容的数量的能量成本被下载到用户设备（UE）。用户在随机时刻访问OSN，并消费所有相关内容。为了减少能量消耗，我们提出了\textit{proactive caching}的内容在有利的信道条件下的有限容量的高速缓存存储器。假设信道质量（或等价地，下载数据的成本）是无记忆的时隙，我们表明，最佳的缓存策略，它可以取代内容在缓存中的剩余寿命较短的内容在服务器上，保持相关的时间较长，具有一定的阈值结构相对于信道质量。由于最优策略在实践中计算量很大，我们引入了一个简化的缓存方案，并使用策略搜索优化其参数。我们还提出了两个下界的能量消耗。我们通过数值模拟表明，所提出的缓存方案显着降低了能源消耗相比，传统的反应式缓存工具，并实现了接近最佳性能的各种系统参数。
2017-02-21 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Downlink Scheduling for File Placement and Delivery in Cache-Assisted Wireless Networks with Finite File Lifetime
在本文中，流行的文件的下行传输调度优化与无线缓存节点的协助。具体来说，每个文件的请求，这是进一步划分成若干段，建模为泊松点过程在其有限的生命周期。考虑两种下行链路传输模式：（1）基站反应性地向请求用户和所选择的缓存节点多播文件片段;（2）基站主动地向所选择的缓存节点多播一些文件片段而无需请求。具有解码的文件段的高速缓存节点可以帮助经由其他频谱卸载业务。在没有主动多播的情况下，我们将下行链路传输资源最小化表示为具有随机阶段数的动态规划问题，该问题可以通过具有固定阶段数的有限时域马尔可夫决策过程（MDP）来近似。为了解决巨大的状态空间，我们提出了一个低复杂度的调度策略，通过线性近似的价值函数的MDP，其中的近似误差的界限。此外，我们提出了一个基于学习的算法来评估近似的价值函数未知的地理分布的请求用户。最后，在上述反应式多播策略的基础上，提出了一种主动式多播策略来利用阴影效应的时间多样性。仿真结果表明，所提出的低复杂度的反应式组播策略可以显著降低基站的资源消耗，而主动式组播策略可以进一步提高性能。
2019-02-24 cs.IT math.IT
Proactive Resource Allocation: Turning Predictable Behavior into Spectral Gain
本文介绍了新的概念，积极的资源分配，其中利用用户行为的可预测性来平衡无线流量随着时间的推移，因此，显着降低所需的带宽，以达到一个给定的阻塞/中断概率。我们从一个简单的模型开始，在这个模型中，智能无线设备被假设为预测新请求的到来，并提前T个时隙将它们提交给网络。使用大偏差理论的工具，我们量化了由此产生的预测多样性增益，以建立中断事件概率的衰减率随预测持续时间T线性增加。然后，将该模型推广到预测误差的影响和预测前瞻时间T的随机性。值得注意的是，我们还表明，在认知网络的情况下，适当使用主动资源分配的主要用户的结果在更多的频谱机会，次要用户在边际，或没有，在主要网络中断的成本。最后，我们得出结论，提出的保护伞下的主动（非因果）无线网络框架的新的研究问题的讨论。
2010-10-09 cs.IT cs.NI cs.SI
Proactive Eavesdropping via Cognitive Jamming in Fading Channels
为了加强国家安全，政府机构越来越需要合法地监控可疑的通信链路，以防止有预谋的犯罪和恐怖袭击。在本文中，我们提出了一个新的无线信息监视模式，通过调查的情况下，一个合法的监视器的目的是拦截一个可疑的无线通信链路衰落信道。只有当合法监听器的可达数据率不小于可疑接收器的数据率时，合法监听器才能成功地窃听（解码）可疑链路在每个衰落状态下的信息。在实践中，这种合法的窃听是特别具有挑战性的，因为合法的监视器可能远离可疑的发射机并且不能有效地窃听。为了克服这个问题，我们提出了一种新的方法，即通过认知干扰的主动窃听，其中合法监视器故意干扰接收器以改变可疑通信（例如，到更小的数据率）以便更有效地偷听。特别是，我们认为延迟敏感和延迟容忍的应用程序的可疑数据通信，合法的监视器最大化窃听非中断概率为基于事件的监测和内容分析的相对窃听率，分别通过优化其干扰功率分配在不同的衰落状态下的平均功率约束。仿真结果表明，基于认知干扰的主动窃听方法的性能明显优于传统的无干扰被动窃听方法和基于恒功率干扰的主动窃听方法.
2017-02-06 cs.IT math.IT
A Reinforcement-Learning Approach to Proactive Caching in Wireless Networks
Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出基于强化学习的主动缓存策略，通过动态缓存或删除内容以降低长期平均能耗，优于传统被动下载方法。
2017-12-19 cs.IT cs.NI cs.SY
Order-Optimal Data Aggregation in Wireless Sensor Networks - Part I: Regular Networks
无线传感器网络中的主要通信模式是多对一和一对多通信。因此，无线传感器网络的性能的特征在于数据可以从数据接收器传播或聚合到数据接收器的速率。在本文中，我们考虑的数据聚集问题。我们证明了O（log（n）/n）的数据聚合速率是最佳的，这个速率可以在无线传感器网络中使用的合作波束形成称为合作时间反转通信的泛化。
2007-11-11 cs.IT math.IT
Intercept Behavior Analysis of Industrial Wireless Sensor Networks in the Presence of Eavesdropping Attack
研究了由一个汇聚节点和多个传感器组成的工业无线传感器网络（WSN）在存在窃听攻击者的情况下的侦听行为，传感器通过无线链路将感知信息传输给汇聚节点。由于无线电波传播的广播性质，从传感器到接收器的无线传输可以容易地被窃听者偷听以用于拦截目的。在信息理论意义上，无线传输的保密容量是主链路（从传感器到接收器）的信道容量与窃听链路（从传感器到窃听者）的信道容量之间的差。如果由于无线衰落的影响，秘密容量变为非正，传感器的数据传输可能会被窃听者成功拦截，在这种情况下，发生拦截事件。然而，在工业环境中，机械障碍物、金属摩擦和发动机振动的存在使得无线衰落剧烈波动，导致保密能力下降。因此，本文提出了一种最优的传感器调度方案，以保护合法的无线传输免受窃听攻击，其中具有最高的保密能力的传感器被调度发送其感测信息到信宿。对于传统的循环调度和提出的最优调度方案，推导出拦截事件发生概率（称为拦截概率）的封闭表达式。此外，渐近拦截概率进行分析，以提供一个洞察传感器调度对无线安全的影响。数值结果表明，所提出的传感器调度方案优于传统的轮询调度的拦截概率。
2015-01-31 cs.IT math.IT
Large deviation, Basic Information Theory for Wireless Sensor Networks
在这篇文章中，我们证明了Shannon-MacMillan-Breiman定理的无线传感器网络建模为有色几何随机图。对于大的$n,$，我们表明，无线传感器网络组成的$n$传感器在$[0,1]^d$连接的平均数量的链接顺序$n\log n $可以编码约$[n(\log n )^2π^{d/2}/(d/2)!]\,\mathcal{H}$位，其中$\mathcal{H}$是一个明确定义的熵。在这个过程中，我们得到了一个联合大偏差原则（LDP）的\emph{empirical sensor measure}和\emph{the empirical link measure}的彩色随机几何图模型。
2015-12-30 cs.IT math.IT
A Stackelberg Game for Incentive Proactive Caching Mechanisms in Wireless Networks
提出了一种在支持缓存的小小区网络（SCN）中的激励主动缓存机制，以激励内容提供方（CP）参与缓存过程.被认为是由一个单一的移动网络运营商（MNO）和多个CP的网络。MNO旨在定义其向CP收取的价格以使其收益最大化，同时CP竞争以确定它们在MNO的小型基站（SBS）处缓存的文件的数量，以提高它们的用户的服务质量（QoS）。这个问题被公式化为一个Stackelberg游戏，其中一个单一的MNO被认为是领导者和多个CP愿意缓存文件的追随者。将追随者博弈建模为非合作博弈，证明了纳什均衡（NE）的存在性和唯一性。推导了每个CP向MNO请求的存储量对应的NE的封闭表达式。在MNO侧制定优化问题以确定MNO应该向CP收取的最优价格。仿真结果表明，在均衡时，MNO和CP都可以实现一个效用，是高达50%以上的情况下，在价格和存储量的要求任意。
2016-09-08 cs.GT cs.IT cs.NI
Coverage Improvement of Wireless Sensor Networks via Spatial Profile Information
本文考虑了一种无线传感器网络部署感测一个已知的空间统计配置文件的环境变量。我们建议使用的空间分布的附加信息，以提高传感器的传感范围，同时允许在其传感精度的一些公差。我们表明，使用这些信息提高了传感器网络的整体性能。为此，我们首先推导出各种性能指标的解析表达式来衡量传感器网络的传感性能的改善。然后，我们讨论了感测增益定量使用数值结果。
2020-04-27 cs.IT math.IT
Noisy Sensor Scheduling in Wireless Networked Control Systems: Freshness or Precision
针对线性无线网络控制系统的控制基于系统状态的噪声和延迟观测，推导出了估计误差与观测值的新鲜度和精度之间的精确函数关系。提出的函数关系，然后应用到制定和解决的问题，不同的无线链路之间的调度从多个噪声传感器，其中滑动窗口算法进一步提出。该算法的仿真结果表明，显着的性能增益超过现有的政策，即使在需要高新鲜度或精度的观察。
2022-03-08 cs.IT math.IT
Movement-efficient Sensor Deployment in Wireless Sensor Networks
研究了由多个移动传感器或机器人组成的移动无线传感器网络。MWSNs中的两个关键问题-能量消耗，这是由传感器的运动，和传感覆盖-已经引起了大量的关注，但这些问题的相互作用没有得到很好的研究。为了同时考虑传感器的覆盖和运动能量消耗，我们将传感器部署问题建模为一个约束信源编码问题。%，可应用于不同的覆盖任务，如区域覆盖、目标覆盖和屏障覆盖。我们的目标是找到一个最佳的传感器部署，以最大限度地提高特定的能源约束的传感覆盖率。在总能量约束和网络生存时间约束下，推导出最优传感器部署的必要条件。利用这些必要条件，我们设计了类似于网络的算法，以提供传感覆盖范围和能耗之间的权衡。仿真结果表明，我们的算法优于现有的重定位算法。
2017-10-24 cs.IT math.IT
Improved Performance of RF Energy Powered Wireless Sensor Node with Cooperative Beam Selection
射频能量收集是一种很有前途的潜在解决方案，可以为低功耗无线传感器网络提供方便和永久的能量供应。在本文中，我们调查的能量收集性能的无线传感器节点供电的收获RF能量从现有的多用户MIMO系统。具体来说，我们提出了一个随机酉波束形成（RUB）的合作波束选择方案，以提高在传感器的能量收集性能。在恒定的总传输功率约束下，多用户MIMO系统试图选择最大数量的活动波束进行数据传输，同时满足传感器处的能量收集要求。我们推导出精确的封闭形式的分布函数的收获能量在相干时间在瑞利衰落信道。我们进一步研究的平均收获的能量在传感器与多用户MIMO系统的总速率的性能权衡。
2014-05-21 cs.IT math.IT
Wireless Environmental Information Theory: A New Paradigm towards 6G Online and Proactive Environment Intelligence Communication
针对6G需在线主动应对信道随机性的问题，提出基于无线环境信息论的环境智能通信架构，并通过多任务仿真验证其优势。
2024-12-16 cs.IT cs.SY eess.SP
A Distributed Data Collection Algorithm for Wireless Sensor Networks with Persistent Storage Nodes
提出了一种分布式数据汇集算法，用于无线传感器网络获取信息的准确存储转发。该算法不依赖于传感器网络的拓扑结构，路由表，或传感器节点的地理位置，而是利用均匀分布的存储节点。分析和仿真结果表明，该算法可以通过查询任意小的存储节点集，以很高的概率精确收集到传感器节点所传播的数据。
2010-11-11 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Data Gathering in Wireless Sensor Networks Based on Matrix Completion and Compressive Sensing
在无线传感器网络中以节能的方式收集数据是一个重要的设计挑战。在无线传感器网络中，传感器的读数往往表现出时间内和空间间的相关性。因此，在这封信中，我们使用低秩矩阵完成理论来探索空间间的相关性，并使用压缩感知理论来利用时间内的相关性。我们的方法，被称为MCCS，可以显着减少数据量，每个传感器必须通过网络发送到sink，从而延长整个网络的生命周期。使用真实数据集的实验证明了我们的MCCS方法的可行性和有效性。
2013-02-09 cs.IT cs.NI math.IT
Designing Securely and Reliably Connected Wireless Sensor Networks
在无线传感器网络中，$q$ -复合密钥预分配方案是一种被广泛认可的安全通信方式。虽然安全传感器网络的连接特性与$q$ -复合计划已在文献中进行了研究，很少有结果地址的物理传输约束，因为它是具有挑战性的，分析网络的连接性，同时考虑$q$ -复合计划和传输约束在一起。这些传输约束反映了传感器网络的现实实现，其中两个传感器必须在一定的距离内相互通信。在本文中，我们严格推导出传感器网络的连接条件，采用$q$复合计划下的传输约束。此外，我们扩展的分析，考虑无线链路的不可靠性，通过建模每个链路是独立的活动与一定的概率。我们的研究结果为设计安全可靠的传感器网络提供了有用的指导。我们还提出了数值实验，以证实分析结果。
2015-08-05 cs.CR cs.DM cs.IT
Raptor Codes Based Distributed Storage Algorithms for Wireless Sensor Networks
本文研究了一个大规模无线传感器网络中的分布式存储问题，该网络中的$n$节点之间$k$获取（感知）独立的数据.目标是在整个网络中传播所获取的信息，使得每个$n$传感器存储一个可能编码的分组，并且对于一些小的$ε>0$，可以稍后以计算简单的方式从任何$(1+ε)k$节点恢复原始$k$数据分组。我们提出了两个基于Raptor码的分布式存储算法来解决这个问题。在第一种算法中，所有传感器都具有$n$和$k$的知识。在第二种情况下，我们假设没有传感器具有这样的全局信息。
2009-03-03 cs.DS cs.IT cs.NI
