何时预处理？面向计算赋能物联网的信息时效保持

信息年龄（AoI）是衡量信息新鲜度的概念，是物联网（IoT）中时间关键应用的基本性能度量。随着IoT设备计算资源的激增，可在将含状态更新的信息包发往目的地之前进行预处理，以减轻传输负担。然而，计算带来的额外时间与能量消耗也使得最优更新成为非平凡问题。本文考虑一个时间关键的IoT系统，其中IoT设备能在传输前对状态更新进行预处理。特别地，我们旨在联合设计预处理与传输，以使目的地的平均AoI加权和与IoT设备能耗之和最小。由于传输与计算能力的异质性，IoT设备不同动作的持续时间是非均匀的。因此，我们将状态更新问题建模为无限期平均代价半马尔可夫决策过程（SMDP），并将其转化为离散时间马尔可夫决策过程。我们证明最优策略关于AoI呈阈值型。据此，提出一种结构感知的相对策略迭代算法以获取SMDP的最优策略。分析表明，在高AoI情形下预处理更有益，因其可减少更新所需时间。我们进一步证明了在可靠信道传输状态更新的特殊场景下最优策略的切换结构，并导出最优阈值。最后，仿真结果验证了预处理的有效性，并显示所提策略优于两种基线策略。