基于 IoT 的多源状态更新系统中 AoI 与 PAoI 的违例概率及最优到达率分配
性能
2022-10-31 v1
摘要
许多基于物联网（IoT）的状态更新系统上的实时应用对信息新鲜度有迫切需求，其通常由信息年龄（AoI）评估。相较于平均 AoI 与峰值 AoI（PAoI），AoI 与 PAoI 的违例概率和分布更细致地刻画了时效性。本文研究基于 IoT 的多源状态更新系统的时效性。通过将系统建模为多源 M/G/1/1 无缓冲抢占式队列，利用时域方法推导了 AoI 与 PAoI 的违例概率和概率密度函数（p.d.f.s）的通用公式。对于服务时间服从负指数分布的情形，以闭式给出了违例概率与概率密度函数。此外，提出 AoI 与 PAoI 的最大违例概率以刻画整体时效性。为在 IoT 设备资源约束下改善整体时效性，采用到达率分配方案以最小化最大违例概率。证明了可通过凸优化算法求得最优到达率。另外，得到结论：AoI（或 PAoI）的最大违例概率最小值仅在所有 AoI（或 PAoI）违例概率相等时取得。最后，数值结果验证了理论分析并显示了到达率分配方案的有效性。
引用
@article{arxiv.2210.16172,
title = {Violation Probabilities of AoI and PAoI and Optimal Arrival Rate Allocation for the IoT-based Multi-Source Status Update System},
author = {Tianci Zhang and Shutong Chen and Zhengchuan Chen and Zhong Tian and Yunjian Jia and Min Wang and Dapeng Oliver Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.16172},
year = {2022}
}