Análisis de la Antigüedad de la Información (AoI) en una red celular IoT para garantizar comunicaciones fiables en entornos sincronizados.

Abstract

En los últimos años, cada vez hay más dispositivos conectados a internet tales como sensores, medidores inteligentes, equipos industriales, entre otros. Muchos de ellos usan redes de comunicación celular (utilizando tecnologías como 4G o 5G) para enviar mensajes de forma periódica. Cuando hay muchos equipos enviando información a la red al mismo tiempo, sobre todo en sistemas en los cuales todos transmiten de manera sincronizada, el canal de acceso se satura, se generan colisiones y los mensajes empiezan a retrasarse o perderse. En estos casos, no se trata solo de la velocidad de la red; también importa si los datos que recibe el sistema subyacente llegan lo suficientemente actualizados (no son obsoletos). Por esta razón, junto con la probabilidad de que una transmisión sea exitosa, se estudia la Antigüedad de la Información como forma de medir qué tan recientes son los datos que llegan. Para ello se diseña un modelo de simulación en MATLAB que imita el comportamiento del procedimiento de acceso aleatorio de una red LTE/5G con distintos números de dispositivos IoT y diferentes cantidades de actualizaciones generadas por dispositivo. Con estas pruebas se analiza cómo evoluciona la AoI, las retransmisiones y el acceso satisfactorio cuando la red se vuelve más densa. Los resultados sirven como base para sugerir mecanismos de control de acceso y congestión para mantener comunicaciones fiables y con información actualizada en redes celulares IoT con tráfico masivo sincronizado.