资源约束下两跳状态更新系统的信息时效性优化
信息论
2021-02-26 v2 网络与互联网体系结构
信号处理
math.IT
摘要
本文研究了两跳中继系统的年龄最小化问题，其中继处平均转发操作次数受资源约束。我们首先通过将所考虑的调度问题建模为约束马尔可夫决策过程（CMDP）问题，设计了最优策略。基于观察到的最优策略多阈值结构，我们进而提出了一种低复杂度双阈值中继（DTR）策略，仅含两个阈值，其一为中继的年龄（AoI），另一为目的地与中继间的年龄增益。我们通过将中继与目的地处纠缠的年龄演化建模为马尔可夫链（MC），推导了 DTR 策略下目的地平均 AoI 及中继平均转发操作次数的近似闭式表达式。数值结果验证了所有理论分析，并表明该低复杂度 DTR 策略相较基于 CMDP 的最优策略可取得近最优性能。此外，中继应始终考虑其本地年龄的阈值以维持目的地处的低年龄。当资源约束相对紧张时，还需进一步考虑年龄增益的阈值，以确保仅转发那些能显著降低目的地年龄的数据包。
引用
@article{arxiv.2007.02531,
title = {Optimizing Information Freshness in Two-Hop Status Update Systems under a Resource Constraint},
author = {Yifan Gu and Qian Wang and He Chen and Yonghui Li and Branka Vucetic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.02531},
year = {2021}
}