移动边缘计算中最小化信息年龄：具有抢占式与非抢占式结构的嵌套索引策略

移动边缘计算（MEC）利用移动设备与边缘节点之间的计算异构性，以实现需要高信息新鲜度的实时应用。信息年龄（AoI）指标在此类系统中作为评估信息及时性的关键度量。由于随机的计算时间，在多用户 MEC 环境中解决 AoI 最小化问题面临重大挑战。在本文中，我们考虑多个用户将任务卸载至 MEC 系统中的异构边缘服务器，重点关注抢占式和非抢占式任务调度机制。该问题首先被重构为不安分多臂赌博机（RMAB）问题，并建立了一个多层马尔可夫决策过程（MDP）框架来刻画 MEC 系统中的 AoI 动态。基于多层 MDP，我们提出了一个嵌套索引框架，并设计了一种具有可证明渐近最优性的嵌套索引策略。这建立了一个适用于各种调度机制的理论框架，通过状态分层和索引设计在抢占式和非抢占式模式下均实现了高效优化。最后，推导出了嵌套索引的闭式解，在计算复杂度与准确性之间实现性能折中，同时确保嵌套索引策略在两种调度模式下的通用适用性。实验结果表明，在非抢占式调度中，与基准方法相比，最优性差距减少了 25.43%，而在抢占式调度中，该差距减少了 61.84%。随着系统规模增大，它在两种调度模式下渐近收敛，特别是在非抢占式结构中提供了近最优的性能。