多阈值 AoII 最优抽样策略用于 CTMC 信息源
信息论
2024-07-12 v1 网络与互联网体系结构
系统与控制
信号处理
系统与控制
math.IT
摘要
我们研究了针对由具有已知动力学的一般有限状态连续时间马尔可夫链 (CTMC) 信息源构成的基于推送的抽样和传输策略，以最小化平均错误信息年龄 (AoII)。我们所考察的问题设置涉及传输延迟服从指数分布的信道以及平均抽样速率的约束。首先我们证明，最优抽样和传输策略为“多阈值策略”，其中阈值取决于估计值和原始过程的状态，当瞬时 AoII 超过相应阈值时需发起抽样和传输，称为基于估计值和状态的传输 (ESAT) 策略。随后我们将寻找阈值的问题形式化为受限半马尔可夫决策过程 (CSMDP) 并采用拉格朗日方法。此外，我们提出两种次优策略，即基于估计值的传输 (EAT) 策略和单阈值 (ST) 策略，适用于状态数较大的 CTMC 可获得这些阈值。 underlying CSMDP 形式依赖于“多段相型分布” (MRPH) 分布，这是对著名相型分布的推广，允许我们获得 CTMC 在其转换率随时间分段变化时吸收于给定状态所需时间的分布。通过数值示例展示了所提出的 ESAT、EAT 和 ST 抽样和传输策略的有效性，并与基于泊松过程在不同步期传输数据包的基准方案进行比较。
引用
@article{arxiv.2407.08592,
title = {Multi-Threshold AoII-Optimum Sampling Policies for CTMC Information Sources},
author = {Ismail Cosandal and Nail Akar and Sennur Ulukus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.08592},
year = {2024}
}