Whittle Index Based Scheduling Policy for Minimizing the Cost of Age of Information
我们设计了一个新的调度策略，以最小化一般的非递减成本函数的年龄的信息（AoI）在多用户系统。在该系统中，基站随机生成时间敏感分组，并经由不可靠信道将它们发送到相应的用户设备。首先，我们制定的传输调度问题的平均成本约束马尔可夫决策过程问题。通过引入服务费，推导出了Whittle指标的封闭表达式，并在此基础上设计了调度策略。使用数值结果，我们证明了我们设计的调度策略相比，现有的政策，如最佳政策，按需Whittle指数政策，年龄贪婪的政策的性能增益。
2021-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Battle between Rate and Error in Minimizing Age of Information
在本文中，我们考虑一个状态更新系统，在该系统中，更新数据包被发送到目的地通过无线介质，允许多个速率，其中较高的速率也自然对应于较高的错误概率。数据新鲜度是使用信息的年龄来测量的，信息的年龄被定义为目的地最近更新的年龄。以更高速率传输的分组将遇到更短的延迟和更高的错误概率。因此，传输速率的选择会影响目的地的年龄。在本文中，我们设计了一个低复杂度的调度器，选择两个不同的传输速率和错误概率对在每个传输时期使用。这个问题可以看作是一个马尔可夫决策过程。我们发现，存在一个阈值型的政策，是年龄最优的。更重要的是，我们证明了目标函数是准凸的或非减的阈值，基于系统参数值。这使我们能够设计一个\emph{low-complexity algorithm}，以尽量减少年龄。这些结果揭示了一个有趣的现象：虽然选择具有最小平均延迟的速率是延迟最优的，但这并不一定使年龄最小化。
2020-12-28 cs.IT math.IT
Minimizing the Sum of Age of Information and Transmission Cost under Stochastic Arrival Model
我们考虑一个节点监视器对，其中更新是随机生成的（根据已知的分布）在节点，它希望发送到监视器。假设节点每次传输的成本是固定的，节点的目标是找到更新时刻，以使信息的AoI和平均传输成本的线性组合最小化。首先，我们考虑泊松到达的情况下，更新有一个指数的到达间隔时间，我们推导出一个明确的最优在线政策。接下来，对于任意分布的更新到达间隔时间，我们提出了一个简单的随机算法，它以固定的概率（取决于分布）传输任何新到达的更新或从不传输该更新。该算法的竞争比被证明是一个函数的方差和平均的到达时间分布。对于一些通常考虑的分布，如指数分布，均匀分布和瑞利分布，竞争比界被证明是2。
2021-04-22 cs.IT math.IT
Minimizing the Age of Information Over an Erasure Channel for Random Packet Arrivals With a Storage Option at the Transmitter
我们考虑一个时隙通信系统由一个基站（BS）和一个用户。在每个时隙，更新分组以概率$p$到达BS，并且BS在擦除信道上以概率$q$成功地发送更新分组。我们假设BS具有单位大小的缓冲器，其中BS可以在支付存储成本$c$时存储更新分组。在信息的年龄和存储成本之间存在权衡。我们制定这种权衡作为一个马尔可夫决策过程，并找到一个最佳的开关型存储策略。
2023-01-10 cs.IT cs.NI eess.SP
A Whittle Index Approach to Minimizing Functions of Age of Information
本文提出基于Whittle指数的低复杂度调度策略，最小化信息年龄的一般非递减成本函数，证明双源可靠信道下精确最优，并模拟验证其性能接近最优。
2023-06-20 cs.IT cs.NI math.IT
On The Optimality of The Whittle's Index Policy For Minimizing The Age of Information
在本文中，我们考虑的平均年龄最小化问题，一个中央实体的N个可用的用户在不可靠的信道上传输M个用户。众所周知，在这种情况下，获得最优策略是遥不可及的。因此，惠特尔的指数政策已建议在早期的作品作为一个启发式的这个问题。然而，对其业绩的分析仍然难以捉摸。在续集中，我们克服了这些困难，并提供了严格的结果，其渐近最优的多用户制度。具体来说，我们首先建立其最优性在一个特定的系统的状态附近。接下来，我们扩展我们的证明，在一个递归假设下的全球情况下，我们验证数字。这些研究结果表明，惠特尔的指数政策分析证明在多用户制度的AoI最小化问题的最优性。最后，数值结果显示其性能和证实我们的理论研究结果。
2020-01-13 cs.IT math.IT
On Minimizing the Maximum Age-of-Information For Wireless Erasure Channels
信息流（AoI）是最近提出的用于从通信网络中的UE的角度量化信息的新鲜度的度量。最近，Kadota等人[1]提出了一种索引型近似最优调度策略，用于最小化下行链路传输问题的平均AoI度量。对于延迟敏感的应用，包括网络物理系统的实时控制或5G中的URLLC流量调度，必须对所有用户的AoI进行更严格的统一控制。在本文中，我们推导出一个精确的最优调度策略，这个问题在下行链路的删除信道蜂窝系统。我们的最优性证明涉及到相关的平均成本贝尔曼方程，这可能是独立的理论兴趣的显式解决方案。我们还建立了所得到的随机过程是积极的经常性下的最佳政策，并有一个指数轻尾，最佳的大偏差指数。最后，在小小区住宅网络中的典型应用的动机，我们考虑的问题，最小化的峰值AoI与吞吐量的限制，以特定的UE，并得出一个启发式的策略，这个问题。已经进行了大量的数值模拟，以比较所提出的政策与其他知名的调度政策，如随机调度和比例公平的功效。
2019-04-01 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing Age of Information with Generate at Will Status Updates and Age-Agnostic Cyclic Scheduling
针对多源单服务器GAW状态更新系统的加权和AoI最小化问题，研究年龄无关循环调度，提出解析方法计算平均AoI，给出两源闭式最优解，并提出IS算法构建多源传输模式，性能优于现有方案。
2024-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing Age-of-Information in Adversarial and Stochastic Environments
我们设计了有效的在线调度策略，以最大限度地提高信息的新鲜度，在对抗和随机信道和移动性的假设下，在蜂窝网络中提供给用户。通过最近提出的度量-信息量（AoI）的镜头，通过政策实现的信息新鲜度进行了调查。我们表明，一个自然的贪婪调度政策是竞争对手的任何最佳离线政策，在对抗性设置中最小化的AoI。我们还得到了普遍的竞争比的下限，可实现的任何在线政策的对抗框架。在随机设置中，我们表明，一个简单的索引策略是接近最优的平均AOI最小化在两个不同的流动性的情况下。此外，我们证明了贪婪的调度策略，最大限度地减少峰值AOI的静态用户在随机设置。仿真结果表明，所提出的策略在现实条件下表现良好。
2022-06-11 cs.IT cs.PF math.IT
On Minimizing Channel-Aware Age of Information in a Multi-Sensor Setting
我们提出了一个变种的信息时代（AoI）度量称为智能感知信息时代（CA-AoI）。与AoI不同，CA-AoI考虑源和预期目的地之间的信道条件来计算目的地接收的最近更新的“年龄”。该新度量确保资源分配不会严重地向具有差信道条件的源倾斜。我们设计调度策略的多传感器系统中，传感器报告他们的测量到一个中央监测站通过一个共享的不可靠的通信信道的目标是最小化的时间平均值的加权和CA-AoIs。我们最初得到普遍的下限的新鲜度目标。我们发现，调度问题是可索引的，并得出低复杂度的Whittle指数为基础的调度策略。我们还设计了平稳随机调度算法，并给出了优化过程，以找到最佳的政策参数。通过模拟，我们表明，我们提出的政策超过贪婪的政策在几个设置。此外，基于Whittle指数的调度策略在所有考虑的设置中优于其他策略。
2021-01-11 cs.IT cs.SY eess.SY
Minimizing Age of Incorrect Information for Unreliable Channel with Power Constraint
本文研究在不可靠信道中通过功率约束最小化信息错误年龄的问题，提出基于阈值策略混合的优化方法，并通过实验验证其有效性。
2021-09-16 cs.IT math.IT
Age-optimal Sampling and Transmission Scheduling in Multi-Source Systems
在本文中，我们考虑的问题，最小化年龄的信息在一个多源系统，其中样本是从多个来源和发送到一个目的地通过一个信道具有随机延迟。由于干扰，一次只能调度一个源。我们考虑的问题，找到一个决策政策，确定采样时间和传输顺序的来源，以最小化总平均峰值年龄（TaPA）和总平均年龄（TaA）的来源。我们的调查这个问题的结果在一个重要的分离原则：最优调度策略和最优采样策略是相互独立的。特别是，我们证明，对于任何给定的采样策略，最大年龄优先（MAF）调度策略提供了最好的年龄性能之间的所有调度策略。这将我们的整体优化问题转化为最优采样问题，给定的决策策略遵循MAF调度策略。虽然零等待采样策略（其中一旦信道空闲就生成样本）被证明是最佳的，可以最大限度地减少TaPA，但它并不总是最小化TaA。我们使用动态规划（DP）来研究最小化TaA的最优采样问题。最后，我们提供了一个近似分析的Bellman方程近似的TaA-最优采样策略的注水解决方案，这是非常接近最优的，通过数值计算。
2019-05-03 cs.IT math.IT
Minimizing Age of Information in Spatially Distributed Random Access Wireless Networks
我们分析年龄的信息（AoI）在无线网络中，节点使用空间自适应随机接入方案发送状态更新到中央基站。我们表明，在这种情况下，可实现的AoI的集合是凸的，并设计策略，以最小化加权和，最小-最大，并按比例公平AoI通过设置传输概率作为节点位置的函数。我们发现，在捕获模型下，当考虑网络的空间拓扑结构时，AoI可以显着提高，并且我们获得了加权和最小-最大AoI的严格性能界限。最后，我们设计了一个政策，每个节点设置其传输概率只基于自己的距离从基站，当它不知道其他节点的位置，并表明，它收敛到最佳的比例公平的政策，网络的大小趋于无穷大。
2023-01-04 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Scheduling Policy for Minimizing Age of Information with a Relay
针对带中继的物联网传感器网络，为最小化平均加权和AoI，联合优化中继采样与更新策略，推导了不同场景下的最优性结论并提出通用场景的强化学习调度策略。
2023-08-25 cs.IT math.IT
Minimizing Age of Detection for a Markov Source over a Lossy Channel
本文提出新指标检测年龄（AoD）监测有损信道上DTMC源状态转换，构建CMDP并利用拉格朗日MDP和RVI算法优化采样频率，证明其比AoI策略估计误差更低。
2025-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Minimizing Age of Information under Latency and Throughput Constraints
本文研究基站服务异构用户的调度问题，提出在满足吞吐量、延迟和信息年龄约束下的优化算法，并通过分析与数值实验验证性能及扩展性。
2023-10-22 cs.IT math.IT
On the Global Optimality of Whittle's index policy for minimizing the age of information
本文研究的平均年龄最小化问题，只有一小部分的网络用户可以同时发送不可靠的信道。在这种情况下，找到最佳调度方案是具有挑战性的。因此，在文献中提出的惠特尔指数政策作为一个低复杂性的启发式的问题。虽然实施起来很简单，但人们认识到，描述这一政策的绩效是一项非常棘手的任务。在续集中，我们提供了一个新的数学方法来建立其最优性在多用户制度的特定网络设置。我们的新方法是基于复杂的技术，与文献中以前的作品不同，它没有任何数学假设。这些研究结果表明，惠特尔的指数政策具有分析证明的AoI最小化问题的渐近最优性。最后，我们列出了数值结果，证实了我们的理论研究结果，并证明了该政策的显着表现在多用户制度。
2021-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing the Age of Incorrect Information for Real-time Tracking of Markov Remote Sources
最近引入了错误信息年龄（AoII）以解决标准信息年龄度量（AoI）在实时的【形】监测应用中的缺点。在本文中，我们考虑的问题，根据马尔可夫过程演变的远程源的状态监测。中央调度器在每个时隙选择哪些源应该以最小化不正确信息的平均年龄（MAoII）的方式发送其更新。问题的困难在于调度器在接收更新之前无法知道源的状态，然后必须最佳地平衡开发-探索权衡。我们表明，该问题可以建模为部分可观测马尔可夫决策过程问题的框架。我们开发了一个新的调度方案的基础上Whittle的索引政策。调度决策是通过更新源的状态的置信值来做出的，据我们所知，这在信息时代领域中还没有被考虑过。在这种程度上，我们继续使用拉格朗日松弛方法，并证明了对偶问题有一个最佳的阈值政策。在此基础上，我们证明了这个问题是可索引的，并计算了惠特尔指数的表达式。最后，我们提供了一些数值结果来突出我们的衍生政策相比，经典的AoI度量的性能。
2021-02-05 cs.IT math.IT
Status Updates with Priorities: Lexicographic Optimality
在本文中，我们考虑的传输调度问题，其中多个流的状态更新数据包具有不同的优先级通过共享信道发送到他们的目的地。我们引入了一个概念的词典年龄最优，或简单的词汇年龄最优，多类状态更新策略的性能进行评估。特别地，lex-age-optimal调度策略首先最小化高优先级流的信息年龄（AoI）度量，然后在高优先级流的最优策略集合内，实现低优先级流的最小AoI度量。提出了一种新的调度策略PP-MAF-LGFS（Preemptive Priority，Maximum Age First，Last-Generated，First-Served），并证明了PP-MAF-LGFS调度策略是年龄最优的。这一结果适用于（i）最小化任何时间相关的，对称的，和非递减的年龄惩罚函数;（ii）最小化由年龄惩罚函数形成的随机过程的任何非递减泛函;和（iii）的情况下，不同的优先级类有不同的到达交通模式，年龄惩罚函数，和年龄惩罚泛函。例如，PP-MAF-LGFS调度策略是用于最小化高优先级流的平均峰值年龄和低优先级流的时间平均年龄的lex-age-optimal。数值结果来说明我们的理论研究结果。
2020-02-05 cs.IT math.IT
Minimizing the Age of Two Heterogeneous Sources With Packet Drops Via Cyclic Schedulers
针对共享单信道且存在信道错误的两个异构状态更新源，本文用马尔可夫链精确计算循环调度下的加权平均AoI，并提出生成近优循环调度器的算法。
2024-01-23 cs.IT cs.NI cs.SY
Scheduling Policies for Minimizing Age of Information in Broadcast Wireless Networks
我们考虑一个无线广播网络，其中一个基站通过不可靠的信道向多个客户端发送时间敏感信息。信息年龄（AoI），即自最近交付的数据包生成以来经过的时间量，捕获信息的新鲜度。我们制定了一个离散时间的决策问题，找到一个传输调度策略，最大限度地减少了预期的加权和AOI的客户端在网络中。我们首先表明，在对称网络中的贪婪的政策，传输数据包的最高当前年龄，是最佳的。对于一般的网络，我们开发了三个低复杂度的调度政策：随机化的政策，最大权重的政策和惠特尔的指数政策，并获得性能保证的网络配置的函数。据我们所知，这是第一个工作，以获得性能保证的调度策略，试图尽量减少在无线网络中的AOI不可靠的信道。数值结果表明，最大权重和惠特尔指数策略优于其他调度策略在每一个模拟的配置，并达到接近最优的性能。
2018-01-05 cs.IT cs.NI math.IT
Cache Updating Strategy Minimizing the Age of Information with Time-Varying Files' Popularities
我们考虑更新策略的本地缓存下载时间敏感的文件从远程服务器通过带宽受限的链接。本地用户根据流行度分布从缓存中随机请求文件，该流行度分布根据马尔可夫链结构随时间变化。我们通过其信息年龄（AoI）来衡量所请求的时间敏感文件的新鲜度。然后，目标是通过适当地设计本地缓存的下载策略来最小化所有请求文件的平均AoI。为了实现这一目标，原来的问题是放松和铸造成一个约束马尔可夫决策问题（CMDP），我们使用拉格朗日方法和线性规划来解决。受放松问题的解决方案的启发，我们提出了一个实用的缓存更新策略，满足原问题的所有约束。在一定的假设下，实际的更新策略被证明是最佳的原问题中的渐近制度的大量文件。对于有限数量的文件，我们通过数值模拟显示了我们的实际更新策略比传统的平方根律策略（这是最佳的固定非时变文件流行度）的收益。
2021-01-21 cs.IT math.IT
Minimizing Age-upon-Decisions in Bufferless System: Service Scheduling and Decision Interval
在物联网中，时间敏感应用的决策及时性受到更新过程和决策过程统计量的共同影响。这项工作考虑了更新和决策系统的泊松到达无缓冲队列，更新交付和处理决策与指数或周期性的间隔。我们使用决策后年龄（AuD）来表征决策时刻更新的及时性，以及缺失概率来指定更新是否对决策有用。理论分析表明：1）在不同的服务时间分布下，具有指数和确定性决策区间的无缓冲系统的平均AuD和丢失概率均为零; 2）对于服务调度，确定性服务时间比均匀分布和负指数分布的服务时间具有更低的平均AuD和更小的丢失概率; 3）证明了周期性决策系统的平均AuD大于Poisson决策系统的平均AuD，并且随着决策率的增加，其平均AuD最终会下降到Poisson决策系统的平均AuD，但周期性决策系统的丢失概率小于Poisson决策系统的丢失概率。数值结果和仿真验证了分析的正确性，并表明无缓冲器系统优于采用无限缓冲器长度的系统。
2022-03-31 cs.IT math.IT
Minimizing Age of Information with Soft Updates
我们考虑信息更新系统，其中信息提供方和信息接收方随着时间进行更新处理。与现有文献不同，现有文献中的更新是可计数的（硬的），可以立即生效，也可以延迟生效，但在这两种情况下都是$instantaneously$，这里的更新立即生效，但$gradually$会随着时间的推移而生效。我们将此设置设置为$soft$ $updates$。当更新过程开始时，年龄减小，直到软更新周期结束。我们限制了信息提供方和信息接收方见面的次数（更新周期的数量）和更新周期的总持续时间。我们考虑两个模型的年龄在更新期间的减少：在第一个模型中，年龄的减少率是成比例的当前年龄，在第二个模型中，年龄的减少率是常数。第一个模型导致指数衰减年龄，第二个模型导致线性衰减年龄。在这两种情况下，我们确定的最佳更新方案，通过确定最佳的开始时间和最佳的持续时间的更新，更新周期的数量和总更新持续时间的约束。
2018-12-19 cs.IT cs.NI cs.SI
Not Just Age but Age and Quality of Information
一个通用的调度问题模型延迟/年龄，失真和能量之间的三路权衡被认为是。所考虑的问题称为年龄和信息质量（AQI）是选择在每个时隙发送哪些数据包，以最小化失真成本，年龄/延迟成本和能量传输成本的线性组合在一个在线的方式。AQI概括了多个重要问题，如信息年龄（AoI），采样约束的远程估计问题，经典的速度缩放问题等。最坏情况下的输入模型被认为是，其中的性能指标是竞争比。一个贪心算法提出，被证明是2-竞争，独立的所有参数的问题。对于AQI问题的特殊情况，基于贪婪在线最大权匹配的算法也被证明是2-竞争的。
2018-12-20 cs.IT math.IT
Minimizing the Age of Information in Wireless Networks with Stochastic Arrivals
我们考虑一个无线网络的基站服务多个流量流到不同的目的地。来自每个流的分组根据随机过程到达基站，并且在单独的（每个流）队列中排队。分组规则控制每个队列中的哪个分组可用于传输。基站在每个时间t决定哪个流服务于对应的目的地。调度决策的目标是保持目的地的信息最新。信息新鲜度由信息年龄（AoI）度量捕获。在本文中，我们推导出一个下界的AoI性能可实现的任何给定的网络下运行的任何搜索纪律。然后，我们考虑了三个常见的随机化规则，并在每个规则下分别设计了一个最优平稳随机化策略和一个最大权重策略。我们的方法使我们能够评估的综合影响的随机到达，排队纪律和调度政策的AOI。我们评估的AOI性能分析和使用模拟。数值结果表明，最大权策略的性能接近分析下限。
2019-05-16 cs.IT cs.NI math.IT
Scheduling Algorithms for Minimizing Age of Information in Wireless Broadcast Networks with Random Arrivals: The No-Buffer Case
信息年龄是一个新的网络性能指标，它可以捕捉最终用户的信息新鲜度。本文从调度的角度研究了信息时代。为此，我们考虑一个无线广播网络，其中一个基站（BS）是更新许多用户的随机信息到达下的传输容量约束。对于离线的情况下，到达统计是已知的BS，我们开发了一个结构MDP调度算法和索引调度算法，利用马尔可夫决策过程（MDP）技术和惠特尔的方法不安分的土匪。通过探索最优的结构结果，我们不仅降低了基于MDP算法的计算复杂性，而且简化了推导一个封闭形式的Whittle指数。此外，对于在线的情况下，我们开发了一个基于MDP的在线调度算法和一个基于索引的在线调度算法。结构化MDP调度算法和基于MDP的在线调度算法都渐近地最小化平均年龄，而索引调度算法在所有用户的信息到达率相同时最小化平均年龄。最后，通过大量的数值研究，算法进行了验证。
2018-09-17 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing Age in Gateway Based Update Systems
我们考虑一个网络的状态更新传感器的更新收集和发送到一个监视器的网关。监视器希望从传感器网络获得尽可能新鲜的更新。网关可以轮询传感器的状态更新，也可以将收集到的传感器更新发送到监视器。我们推导出在这种设置下显示器的平均年龄。我们观察到，增加传输到监视器的频率具有将监视器处的传感器年龄重置为较小值的优点。但是，它会增加再次轮询传感器所需的时间。这促使我们调查的政策，固定传感器的网关轮询的数量之前，传输到监视器。对于任何s，我们表明，当传感器传输时间的网关是独立的和相同的分布（iid），独立的，但可能不相同的传输时间的监视器，它是最佳的轮询传感器的最大年龄在网关第一。此外，在简化的假设下，s的最佳值随着传感器数量的平方根而增加。对于不相同的传感器传输时间，我们考虑一个政策，轮询传感器，使由此产生的平均年龄变化最小化。我们比较我们的政策建议与其他政策，在广泛的选择传输时间分布。
2019-06-17 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing Age of Information with Power Constraints: Multi-user Opportunistic Scheduling in Multi-State Time-Varying Channels
这项工作的动机是需要从工业物联网（IIoT）网络中的功率受限传感器收集新数据。最近提出的一个指标，信息年龄（AoI），被用来从工业物联网网络中的中央控制器的角度来衡量数据的新鲜度。当网络的信道状态是马尔可夫时变的并且调度决策受到带宽约束时，我们想知道网络可以达到的最小平均AoI是多少以及如何设计调度算法来接近它.为了回答这些问题，我们首先通过放松硬带宽约束将多传感器调度问题解耦为一个单传感器约束的马尔可夫决策过程（CMDP）.其次，我们利用阈值结构的解耦单传感器CMDP的最优策略，并通过线性规划（LP）获得最优解。最后，一个渐近最优的截断策略，可以满足硬带宽约束的最优解的解耦单传感器的基础上建立。我们的研究表明，要获得一个小的AoI性能：（1）调度器利用良好的信道调度有限的功率支持的传感器;（2）配备有足够的传输功率的传感器及时更新，这样可以满足带宽约束。
2020-03-11 cs.IT math.IT
To Skip or to Switch? Minimizing Age of Information under Link Capacity Constraint
考虑这样一种场景：源不断地监视对象，并通过速率受限的链路向目的地发送带时间戳的状态更新。为了衡量在目的地可用的状态信息的“新鲜度”，我们采用了称为信息年龄（AoI）的度量。我们假设所有的更新都是相同大小的，并且根据伯努利过程随机到达源。由于链路容量约束，源需要$d$（$d\geq 2$）时隙来完成更新的传输。因此，当新的更新到达源并且它正在发送另一个更新时，源需要决定是跳过新的到达还是切换到它，以便最小化目的地处的预期平均AoI。我们证明，在一个广泛定义的在线政策类，最优的政策应该是一个更新的政策，并有一个顺序切换属性。然后，我们表明，最佳的决定，源应采取在任何时隙具有多阈值结构，并只取决于年龄的更新被发送和AOI在系统中。然后，通过将问题公式化为马尔可夫决策过程（MDP）来在数字上识别阈值。
2018-07-02 cs.IT cs.NI math.IT
Round-Robin is Provably Near-Optimal for Minimizing Age with HARQ over Heterogeneous Unreliable Multiaccess Channels
在异构不可靠多址接入网络中，其中终端共享具有不同错误概率的公共无线信道，现有工作已经表明，持久轮询（RR-P）调度策略（即，贪婪策略）在标准自动重传请求（ARQ）下的信息年龄（AoI）方面可能任意地比最优差，并且必须求助于Whittle的索引方法来获得最优AoI。在本文中，实际的混合自动重传请求（HARQ）计划，这是广泛使用的，在今天的无线网络被认为是。我们表明，RR-P是非常接近最佳的渐近许多终端在这种情况下，通过显式推导出紧密的，封闭形式的AoI之间的差距，最佳和可实现的AoI RR-P。特别是，它是严格证明，RR-P，在HARQ模型有关衰落信道（分别）。有限嵌段长度区域），与最佳值相比的相对AoI间隙在$(\sqrt{e}-1)^2/4\sqrt{e} \cong 6.4\%$的常数内（相应地，误差指数衰减率为$0.5$的$6.2\%$）。此外，RR-P具有实现简单、通道未知和易于分散操作的明显优势，这使其在实践中非常有利。
2020-10-21 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing Age of Incorrect Information in the Presence of Timeout
我们考虑一个时隙时间系统的发射机和接收机对。在该系统中，发射机观察动态源，并通过通信信道将更新发送到远程接收机。我们假设信道是无差错的，但遭受随机延迟。此外，当更新已传输太久时，传输将立即终止，并且更新将被丢弃。我们假设最大传输时间是预先确定的，并且不受发射机控制。接收器将使用接收到的更新来维持对动态源的当前状态的估计。在本文中，我们采用的年龄不正确的信息（AoII）作为性能指标，并探讨优化发射机的行动，在每个时隙，以尽量减少AoII的问题。我们首先使用马尔可夫决策过程来描述优化问题，并评估一些规范的传输策略的性能。然后，通过利用政策改进定理，我们证明，在一个简单和易于验证的条件下，发射机的最佳策略是一个发起传输时，信道空闲和AoII不为零。最后，我们以传输时间为几何分布的情况为例。对于这个例子，我们验证了数值条件，并提供了数值结果，突出了最优策略的性能。
2023-01-18 cs.IT math.IT
Multiuser Scheduling for Minimizing Age of Information in Uplink MIMO Systems
研究了多用户多输入多输出（MIMO）状态更新系统中的用户调度问题。在该系统中，多个单天线设备通过共享无线信道向多天线信息融合接入点（AP）发送各自的最新状态。在所考虑的系统中的信息新鲜度是量化的最近提出的度量，称为年龄的信息（AoI）。由于AP处的多个天线带来的额外空间自由度，可以允许多个设备在每个时隙中同时发送。我们的目标是寻求最佳的调度策略，可以最大限度地减少网络范围内的AoI最佳决定哪些设备或设备组被调度在每个时隙中的传输给定的所有设备的瞬时AoI值在时隙的开始。为此，我们制定的多用户调度问题作为一个马尔可夫决策过程（MDP）。我们通过解决公式化的MDP问题来获得最优策略，并开发出低复杂度的次优策略。仿真结果表明，提出的最优和次优策略显着优于国家的最先进的基准计划。
2020-02-12 cs.IT cs.NI eess.SP
Fresh-CSMA: A Distributed Protocol for Minimizing Age of Information
本文提出 Fresh-CSMA 分布式协议，在单跳无线网络中以高概率逼近集中式 max-weight 的 AoI 最优调度，并扩展到 AoII 与现实碰撞开销场景。
2023-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing Task-Oriented Age of Information for Remote Monitoring with Pre-Identification
针对面向任务通信范式缺乏实用度量指标的问题，提出TAoI指标并应用于无线监控系统，通过SMDP建模转化为MDP，提出低复杂度阈值算法，实验验证其性能优于基线方法。
2025-08-20 cs.IT cs.NI math.IT
Minimizing Age of Information under Arbitrary Arrival Model with Arbitrary Packet Size
我们考虑一个单一的源-目的地对，其中信息更新在任意时刻到达源。对于每个更新，其大小，即完全传输到目的地所需的服务时间，也是任意的。在任何时候，信息的年龄（AoI）等于当前时间与已完全传输（到目的地）的最新更新（在源处）的到达时间之间的差。AoI量化了目的地更新（信息）的过时程度。目标是找到使AoI的时间平均最小化的因果调度策略，其中在任何时间的可能决策是i）是否在新更新到达时抢占正在传输的更新，以及ii）如果没有更新正在传输，则选择（在可用更新中）传输哪个更新。在本文中，我们提出了一个因果关系的政策，称为SRPT $^+$，在每一个时间，i）抢占传输下的更新，如果一个新的更新到达一个较小的大小，和ii）如果没有更新正在传输中，然后开始发送更新的AoI在完成传输（如果不抢占在未来）和剩余的大小，减少的比率是最大的。我们使用称为竞争比的度量来表征SRPT $^+$的性能，即因果策略的平均AoI与最佳离线策略（预先知道整个输入）的平均AoI的比率，在所有可能的输入上最大化。我们证明了SRPT $^+$的竞争比至多为$4$。此外，我们提出了一个更简单的策略，称为SRPT $^L$，即i）抢占传输中的更新，如果一个新的更新到达一个较小的大小，以及ii）如果没有更新正在传输中，然后开始传输更新与最新的到达时间。我们证明了SRPT $^L$的竞争比至多为$29$。
2022-05-06 cs.DS cs.IT math.IT
Minimizing Age of Information via Hybrid NOMA/OMA
本文考虑了一个无线网络与基站（BS）进行及时传输到两个客户端在时隙的方式通过混合非正交多址（NOMA）/正交多址（OMA）。具体地，BS能够自适应地在NOMA和OMA之间切换以用于下行链路传输，以最小化网络的由信息年龄（AoI）表征的信息新鲜度。如果BS选择OMA，则它在一个时隙内只能服务一个客户端，并且应该决定服务哪个客户端;如果BS选择NOMA，则它可以同时服务两个客户端，并且应该决定分配给每个客户端的功率。为了最大限度地减少加权和的预期AOI的网络，我们制定了一个马尔可夫决策过程（MDP）的问题，并制定了一个最佳的策略，BS决定是否使用NOMA或OMA的每个下行链路传输的基础上的瞬时AOI的客户端。我们证明了最优平稳和确定性策略的存在性，并进行动作消除，以减少行动空间，以降低计算复杂度。最优策略具有明显的决策切换边界的切换型属性。一个次优的策略，具有较低的计算复杂度，它可以达到接近最优的性能，根据我们的模拟结果。在不同的系统设置下，不同的策略的性能进行了比较和分析的数值结果，实际系统的设计提供有用的见解。
2020-01-13 cs.IT cs.NI math.IT
Average Age of Information Minimization in Reliable Covert Communication on Time-Varying Channels
本文提出时变信道中可靠隐蔽通信方法，引入信道变化年龄（AoC）度量并建立其与信息年龄（AoI）的约束关系，以最小化 AoI 并保证 Willie 检测概率可忽略。
2022-05-03 cs.CR cs.IT cs.SY
Joint Age-State Belief is All You Need: Minimizing AoII via Pull-Based Remote Estimation
University of Maryland（马里兰大学）；Bilkent University（毕尔肯大学）
本文针对拉取式远程估计系统，提出利用联合年龄-状态信念作为充分统计量，以最小化错误信息年龄（AoII），并设计了MAP估计器及两种信念依赖策略（深度强化学习和阈值策略）。
2024-11-11 cs.IT cs.LG cs.NI
