情報鮮度 AoI に関する基礎理論の確立と多様な情報通信システムへの応用

信息新鲜度AoI基础理论的建立及其在各种信息通信系统中的应用

基本信息

批准号：
21H03399
负责人：
井上文彰
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

リアルタイム情報共有は，近未来における多様な情報通信アプリケーションを支える最重要機能の一つであると目されている.リアルタイム情報共有の性能評価には遅延時間を始めとする従来の性能指標では不十分であることが知られており，その解決のために近年導入されたのが Age of Information (AoI) の概念である. AoI は情報鮮度を定量化する指標であり，その応用性への高い期待から，最近では活発な研究が国際的に行われ始めている.しかし，AoI の概念を実際のアプリケーションへ応用する上で，「AoI の目標値をいかに客観的かつ合理的に定めるか」という本質的な課題に対し，十分な知見が未だ得られていない.本研究課題は，俯瞰的な理論研究と実際的な応用研究を並行して実施し，それらの成果を統合することにより，多様なシステムへ適用可能な形でこの問題の解決に取り組むことを目的とする.本年度は，応用研究の題材として，水中画像伝送システム，車載スモールセルネットワーク，クラウドゲーミングシステム，ならびに人工知能 (AI) エッジ推論システムを取り上げ，これらのシステムの数理モデル化と解析を実施した．特に，水中画像伝送システムについては通信における物理層レベルからのモデル化に加え，深層学習に基づいて情報源・通信路結合符号化と変調を一括化する新たな手法を具体的に検討した．また，理論研究については，離散集合ならびに連続値集合上に値を取る二種類の連続時間確率過程について，AoI とモニタリング精度を結びつける定式化ならびに諸量の特徴づけを行った．

实时信息共享被认为是在不久的将来支持各种信息和通信应用的最重要的功能之一，诸如延迟时间之类的传统性能指标不足以评估实时信息共享的性能。据了解，信息时代（AoI）是近年来为解决这一问题而提出的概念。AoI AoI是量化信息新鲜度的指标，由于对其适用性寄予厚望，国际上最近开始积极开展研究。然而，在将AoI的概念应用到实际应用中时，AoI关于“如何客观、合理地确定目标值”这一本质问题，目前尚未获得足够的认识。本研究的目的是通过整合结果，以一种可应用于多种系统的方式来解决这个问题。今年，我们将重点关注水下图像传输系统、车载小蜂窝网络、云游戏系统和人工智能（AI）我们专注于边缘推理系统，并对这些系统进行数学建模和分析。特别是对于水下图像传输系统，除了从通信中的物理层层面进行建模之外，我们还专门研究了一种基于深度学习的信息源/通道耦合编码和调制集成的新方法。在理论研究方面，我们开发了一种将 AoI 和监测精度联系起来的公式，并表征了两种类型的连续时间随机过程的各种量，这些过程在离散集和连续值集上取值。