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Timely Status Updates in Slotted ALOHA Networks With Energy Harvesting

khac-Hoang, Ngo und Giuseppe, Durisi und Munari, Andrea und Lazaro, Francisco und Alexandre, Graell i Amat (2025) Timely Status Updates in Slotted ALOHA Networks With Energy Harvesting. IEEE Transactions on Communications. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. ISSN 0090-6778. (im Druck)

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Kurzfassung

We investigate the age of information (AoI) in a scenario where energy-harvesting devices send status updates to a gateway following the slotted ALOHA protocol and receive no feedback. We let the devices adjust the transmission probabilities based on their current battery level. Using a Markovian approach, we derive analytically the average AoI. We further provide an approximate analysis for accurate and easy-to-compute approximations of both the average AoI and the age-violation probability (AVP), i.e., the probability that the AoI exceeds a given threshold. We also analyze the average throughput. Via numerical results, we investigate two baseline strategies: transmit a new update whenever possible to exploit every opportunity to reduce the AoI, and transmit only when sufficient energy is available to increase the chance of successful decoding. The two strategies are beneficial for low and high update-generation rates, respectively. We show that an optimized policy that balances the two strategies outperforms them significantly in terms of both AoI metrics and throughput. Finally, we show the benefit of decoding multiple packets in a slot using successive interference cancellation and adapting the transmission probability based on both the current battery level and the time elapsed since the last transmission.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213518/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Timely Status Updates in Slotted ALOHA Networks With Energy Harvesting
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
khac-Hoang, NgoLinkoping UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giuseppe, DurisiChalmers University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Munari, AndreaAndrea.Munari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1506-2792NICHT SPEZIFIZIERT
Lazaro, FranciscoFrancisco.LazaroBlasco (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0761-7700NICHT SPEZIFIZIERT
Alexandre, Graell i AmatChalmers University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:IEEE Transactions on Communications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0090-6778
Status:im Druck
Stichwörter:Internet of Things, random access, slotted ALOHA, age of information, energy harvesting
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Global Connectivity for People and Machines
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Munari, Dr. Andrea
Hinterlegt am:02 Apr 2025 09:57
Letzte Änderung:02 Apr 2025 09:57

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