Ottimizzazione distribuita dell'Age of Information in una rete IoT con cooperazione esterna

In IoT networks, ensuring timely and efficient updates is crucial for optimizing the performance of communication systems. The Age of Information serves as a key metric to assess the freshness of received data, directly impacting service quality in critical applications such as environmental monitoring and industrial control. However, continuous information updates are constrained by energy limitations and transmission resources, making a strategic approach to update management essential. This thesis proposes a Game Theory-based approach to address the scheduling of transmissions in a distributed IoT system, where two sensors collaborate to keep information up to date while minimizing resource consumption. The developed model accounts for the limited availability of transmissions, the costs associated with data transmission, and the conditions that lead devices to preserve resources. The analysis demonstrates how it is possible to balance the need for frequent updates with resource optimization by leveraging collaborative strategies. The results highlight how intelligent transmission management can effectively reduce the Age of Information, improving energy efficiency and the operational sustainability of IoT networks.

Nelle reti IoT, garantire aggiornamenti tempestivi ed efficienti è fondamentale per ottimizzare le prestazioni dei sistemi di comunicazione. L'Age of Information rappresenta una misura chiave per valutare la freschezza dei dati ricevuti, influenzando la qualità del servizio in applicazioni critiche come il monitoraggio ambientale e il controllo industriale. Tuttavia, l'aggiornamento continuo delle informazioni è limitato da vincoli di energia e risorse di trasmissione, rendendo necessario un approccio strategico alla gestione degli aggiornamenti. Questa Tesi propone un approccio basato sulla Teoria dei Giochi per affrontare il problema della schedulazione delle trasmissioni in un sistema IoT distribuito, in cui due sensori cooperano per mantenere aggiornate le informazioni riducendo il consumo di risorse. Il modello sviluppato considera la disponibilità limitata di trasmissioni, i costi associati all'invio dei dati e le condizioni che portano i dispositivi a preservare le risorse. L'analisi mostra come sia possibile bilanciare la necessità di aggiornamenti frequenti con l'ottimizzazione delle risorse, sfruttando strategie di collaborazione. I risultati evidenziano come una gestione intelligente delle trasmissioni possa ridurre efficacemente l'Age of Information, migliorando l'efficienza energetica e la sostenibilità operativa delle reti IoT.