With the surge in IoT devices ranging from wearables to smart homes, prompt transmission is crucial. The Age of Information (AoI) emerges as a critical metric in this context, representing the freshness of the information transmitted across the network. This paper studies hybrid IoT networks that employ Optical Communication (OC) as a reinforcement medium to Radio Frequency (RF). We formulate a quadratic convex optimization that adopts a Pareto optimization strategy to dynamically schedule the communication between devices and select their corresponding communication technology, aiming to balance the maximization of network throughput with the minimization of energy usage and the frequency of switching between technologies. To mitigate the impact of dominant sub-objectives and their scale disparity, the designed approach employs a regularization method that approximates adequate Pareto coefficients. Simulation results show that the OC supplementary integration alongside RF enhances the network's overall performances and significantly reduces the Mean AoI and Peak AoI, allowing the collection of the freshest possible data using the best available communication technology.


翻译:随着从可穿戴设备到智能家居的物联网设备激增,即时传输变得至关重要。在此背景下,信息时效性(AoI)成为一个关键指标,它代表了网络中传输信息的新鲜度。本文研究采用光通信(OC)作为射频(RF)增强介质的混合物联网网络。我们构建了一个二次凸优化问题,采用帕累托优化策略来动态调度设备间的通信并选择其相应的通信技术,旨在平衡网络吞吐量最大化与能耗最小化以及技术切换频率之间的关系。为减轻主导子目标及其尺度差异的影响,所设计的方法采用了一种正则化方法来近似求解合适的帕累托系数。仿真结果表明,在RF基础上补充集成OC能提升网络的整体性能,并显著降低平均AoI和峰值AoI,从而能够利用最佳可用通信技术收集尽可能新鲜的数据。

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