满足及时吞吐量约束的信息年龄最小化调度策略
网络与互联网体系结构
2023-05-16 v3 信息论
math.IT
摘要
在 5G 及以上通信系统中，作为满足实时通信需求的指标，时延在无线连接中获得了极大的发展动力。然而，研究表明在许多应用中，时延在处理具有数据新鲜度要求的应用时效率低下。最近，能够捕捉数据新鲜度的信息年龄（Age of Information, AoI）指标引起了广泛关注。在本研究中，我们考虑了具有时间敏感性用户的混合流量：一个截止期限约束用户和一个面向 AoI 的用户。为了开发高效的调度策略，我们提出了一种新颖的优化问题建模，旨在满足及时吞吐量约束的同时最小化平均 AoI。该问题被建模为约束马尔可夫决策过程（Constrained Markov Decision Process, CMDP）。我们利用 Lyapunov 优化理论将该约束问题松弛为无约束马尔可夫决策过程（MDP）问题，并证明可以通过逐帧应用后向动态规划算法求解且具有最优性保证。此外，我们提供了一种低复杂度算法，以保证满足及时吞吐量约束。仿真结果表明，在最小化平均 AoI 的同时满足了及时吞吐量约束。仿真结果还展示了算法在不同权重因子值下的收敛性以及 AoI 与及时吞吐量之间的权衡。
引用
@article{arxiv.2109.04784,
title = {Scheduling Policies for AoI Minimization with Timely Throughput Constraints},
author = {Emmanouil Fountoulakis and Themistoklis Charalambous and Anthony Ephremides and Nikolaos Pappas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.04784},
year = {2023}
}
备注
Accepted in IEEE TCOM