具有每源排队的多源状态更新系统中信息年龄的精确解析模型

我们考虑一个信息更新系统，由 $N$ 个源按泊松过程在随机时刻向远程监视器通过单一服务器发送状态包。我们假设一个异质服务器，其服务时间服从指数分布，并配备一个等待室，保存每源最新包，称为每源单缓冲排队（SBPSQ）。假设各源同等重要，即采用非加权平均AoI作为信息新鲜度度量，随后本文研究两种对称调度策略，即先到源先服务（FSFS）与最早服务先服务（ESFS）策略，后者据我们所知为本文首次提出。通过采用马尔可夫流体队列（MFQ）理论，提出一个解析模型，以在服务器采用FSFS和ESFS策略时获得每源信息年龄（AoI）的精确分布。随后，还以类似但较不复杂的解析模型研究了名为带替换单缓冲（SBR）的基准无调度方案，其使用由所有源共享的单包缓冲。我们通过数值算例比较研究三种方案的性能，表明在所源具有不同业务强度但共享相同服务时间的场景中，所提ESFS策略在平均AoI和跨所有源的平均年龄违例概率上优于其他两种方案。