Age of Information with Age-Dependent Server Selection
Bilkent University（比尔肯特大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文提出了一种基于年龄依赖性的多阈值策略，以最小化信息年龄成本并优化传输成本。
2025-12-20 cs.IT cs.PF math.IT
Reducing Age-of-Information for Computation-Intensive Messages via Packet Replacement
数据的新鲜度是实时应用程序的一个重要性能指标，可以通过信息年龄来衡量。对于计算密集型消息，嵌入的信息在计算之前不可用。在本文中，我们研究了计算密集型消息的信息年龄，这些消息首先被发送到移动边缘服务器，然后在边缘服务器中处理以提取嵌入的信息。数据包的生成遵循零等待策略，当最后一个数据包刚刚发送到边缘服务器时，就会生成新的数据包。边缘服务器前的队列采用一包缓冲区替换策略，这意味着只保留最新接收的数据包。在传输时间和计算时间均为指数分布的情况下，推导出了平均信息年龄的表达式。与没有分组替换的情况相比，使用分组替换的平均年龄减小，特别是当传输速率接近或大于计算速率时。
2019-01-15 cs.IT math.IT
Age of Information for Discrete Time Queues
信息年龄（AoI）是信息新鲜度的时间演化度量，它跟踪自上次接收到的新鲜更新生成以来的时间。分析各种连续时间飞行系统的峰值和平均飞行角度，即飞行角度的两个时间平均指标，已经引起了相当大的关注。我们分析了各种离散时间离散系统的峰值和平均年龄。首先考虑了先来先服务（FCFS）的休假Ber/G/1和Ber/G/1排队，给出了其峰值年龄和平均年龄的显式表达式。我们也得到了年龄表达式的最后来先服务（LCFS）队列和$G/G/\infty$队列。我们建立在证明技术从早期的结果，也提出了新的技术，可能是独立的兴趣在离散时间排队系统中分析年龄。
2019-01-28 cs.IT math.IT
Age of Information in a Network of Preemptive Servers
源向网络提交状态更新，以便传递到目的地监视器。更新遵循通过一系列网络节点的路由。每个节点都是一个支持服务抢占的后来先服务队列。我们的特征的平均年龄的信息在输入和输出的每个节点的路由引起的更新通过。对于泊松到达线网络的抢占式无记忆服务器，我们表明，平均年龄通过连续的网络节点积累。
2018-03-21 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing Data Freshness, Throughput, and Delay in Multi-Server Information-Update Systems
在这项工作中，我们调查的信息更新系统的设计，传入的更新数据包被转发到一个远程目的地通过多个服务器（每个服务器可以被看作是一个无线信道）。这些系统的一个重要性能指标是信息年龄或简单的年龄，它被定义为自目的地生成最新数据包以来所经过的时间。最近对信息更新系统的研究表明，信息的年龄可以通过智能地丢弃陈旧的数据包来减少。然而，分组丢弃在许多应用中可能不合适，例如新闻和社交更新，其中用户不仅对最新更新感兴趣，而且对过去的新闻感兴趣。因此，可能需要成功地递送所有分组。在本文中，我们研究如何优化的信息年龄，而不损失吞吐量。我们考虑一个一般的情况下，传入的更新数据包不一定到达他们的生成时间的顺序。我们证明了一个抢占式的最后生成的第一服务（LGFS）政策同时优化年龄，吞吐量和延迟性能在无限缓冲区排队系统。我们还显示年龄最优的LGFS政策的任何有限的队列大小。这些结果适用于任意的，包括非平稳，到达过程。据我们所知，本文提出了第一个最优结果最小化的年龄的信息在通信网络中的外部到达过程的信息更新包。
2017-03-30 cs.IT math.IT
Peak Age of Information under Tandem of Queues
本文研究串联无缓冲区队列中的信息时效性，提出递归框架，在N个不同服务速率服务器下刻画抢占式与非抢占式策略的平均峰值信息年龄，并进一步给出抢占式情形的平均信息年龄。
2024-05-04 cs.IT math.IT
Overage and Staleness Metrics for Status Update Systems
状态更新系统由传感器组成，这些传感器测量物理参数并将其传输到远程接收器。信息时代（AoI）已经被广泛地研究作为在具有和不具有强制的硬或软截止日期的这样的系统中的信息的新鲜度的度量。在本文中，我们提出了三个指标的状态更新系统来衡量不同的排队系统的能力，以满足一个阈值要求的AoI。{ \em过度老化概率}被定义为接收器所保持的最近更新分组的老化大于阈值的概率。{ \em陈旧更新概率}是更新陈旧的概率，即，它的年龄已经超过了最后期限，当它被交付给接收器时。最后，{ \em平均过量}定义为过量的时间平均值（即，超过阈值的年龄），并且是由接收器保持的更新分组的平均“陈旧性”的度量。我们在三个典型的状态更新排队系统-- M/G/1/1，M/G/1/ $2^*$和M/M/1中研究了这些度量。数值结果表明，这些指标的性能在不同的参数设置和不同的服务分布。还显示了平均过量投料和平均AoI之间的差异。我们的研究结果表明，存在一个下界的陈旧更新概率时，缓冲区大小是有限的。此外，我们观察到，随着更新到达率的增加，超龄概率降低，陈旧更新概率增加。
2021-10-09 cs.IT math.IT
Age-Delay Tradeoffs in Single Server Systems
信息新鲜度和低延迟通信对于许多新兴应用来说很重要。虽然信息年龄（AoI）用作信息新鲜度的度量，但是分组延迟是通信延迟的传统度量。我们证明，有一个自然的AOI和数据包延迟之间的权衡。我们考虑一个单一的服务器系统，其中最多一个更新数据包可以在同一时间提供服务。系统设计者控制分组得到服务的顺序和具有给定服务速率的服务时间分布。我们分析了两个权衡问题，最大限度地减少数据包延迟和数据包延迟的方差，分别受到平均年龄的限制。我们证明了一个强大的年龄延迟和年龄延迟方差权衡，其中，作为平均年龄接近其最小值，延迟和它的方差接近无穷大。我们表明，最小化平均年龄的服务时间分布，必须有一个无界的秒的时刻。
2019-01-14 cs.IT cs.NI math.IT
Single-Server Multi-Message Individually-Private Information Retrieval with Side Information
我们考虑如下所述的私人信息检索问题的多用户变体。假设有$D$用户，每个用户都希望在受信任代理的帮助下从服务器中私下检索不同的消息。我们假设代理具有服务器不知道的$M$消息的随机子集。代理的目标是从服务器集中检索用户的请求。为了保护用户的隐私，我们引入了个人隐私的概念-代理只需要保护每个单独的用户的隐私（但可能会泄漏一些用户请求之间的相关性）。我们把这个问题称为带边信息的个人私有信息检索（IPIR-SI）。我们首先建立一个下界的容量，这是定义为最大可实现的下载速率，IPIR-SI问题，提出了一种新的可扩展性协议。其次，我们刻画了IPIR-SI问题对于$M = 1$和$D = 2$的容量。在刻画任意$M$和$D$的容量的过程中，我们提出了一个新的组合猜想，这可能是独立的兴趣。
2019-02-02 cs.IT math.IT
Age-Delay Tradeoffs in Queueing Systems
我们考虑一个M服务器系统，其中每个服务器可以在最多一个更新数据包的时间。系统设计者控制（1）调度-分组得到服务的顺序，（2）路由-到达的更新分组加入服务的服务器，以及（3）具有固定服务速率的服务时间分布。给定一个固定的更新生成过程中，我们证明了一个强大的年龄延迟和年龄延迟方差权衡，其中，作为平均AoI接近其最小值，数据包延迟及其方差接近无穷大。为了证明这一结果，我们考虑了M服务器系统的两种特殊情况，即具有抢占式服务的后来先服务器的单服务器系统和无限服务器系统。在这两种情况下，我们推导出充分的条件表明，三个重尾服务时间分布，即帕累托，对数正态分布，威布尔，渐近最小化的平均AoI作为他们的尾巴越来越重，并建立年龄延迟权衡结果。我们提供了一个直观的解释，为什么这样一个看似违反直觉的年龄延迟权衡是自然的，它应该存在于许多系统。
2019-11-11 cs.IT cs.NI math.IT
Age of Information with Gilbert-Elliot Servers and Samplers
我们研究了状态更新系统中的信息年龄，该系统由单个采样器组成，即，源节点，通过服务器节点将时间敏感的状态更新发送到单个监视节点。我们首先考虑服务器节点上的Gilbert-Elliot服务配置文件。在该模型中，服务器节点处的服务时间遵循具有两个状态的有限状态马尔可夫链：${bad}$状态$b$和${good}$状态$g$，其中服务器在状态$g$中更快。我们确定的时间平均年龄所经历的监测节点和年龄最优的状态转移矩阵$P$的特点和不对服务操作的平均成本约束。接下来，我们考虑源处的Gilbert-Elliot采样剖面。在该模型中，到达间隔时间遵循具有两个状态的有限状态马尔可夫链：${bad}$状态$b$和${good}$状态$g$，其中样本在状态$g$中更频繁。我们发现的时间平均年龄所经历的监测节点和年龄最优的状态转移矩阵$P$的特点。
2020-02-13 cs.IT cs.NI eess.SP
Capacity of Systems with Queue-Length Dependent Service Quality
我们研究了服务器的可靠的信息处理的信息理论极限与服务长度相关的服务质量。我们定义这样一个系统的容量为单位时间内可靠处理的比特数，并表征它的排队系统参数。我们还描述了到达和服务过程的分布，最大化和最小化这样的系统在离散时间设置的能力。对于每个时隙最多一个到达的到达过程，我们观察到无记忆分布的最小值。我们还研究了每个时隙多个到达的情况下，并观察到突发性到达系统上的不利影响。这个问题的理论动机是努力将可靠性的概念，在集群系统，并适用于众包，多媒体通信和流计算的上下文中。
2016-03-05 cs.IT math.IT
Impact of Channel Memory on the Data Freshness
在这封信中，我们调查的影响，信道记忆的平均年龄的信息（AoI）的网络与各种数据包到达模型下的先来先服务（FCFS）和抢占式最后生成的先服务（pLGFS）政策吉尔伯特埃利奥特（GE）擦除信道。对于具有Bernoulli到达模型的网络，我们首先推导出pLGFS排队策略下的平均AoI，然后描述FCFS和pLGFS策略之间的AoI差距。对于具有Bernoulli到达模型和任意生成到达模型的网络，明确推导了FCFS和pLGFS策略下的AoI性能。对于周期到达模型的网络，我们推导出了一般GE信道上pLGFS下平均AoI的闭合表达式，并提出了一种有效计算FCFS下平均AoI的数值算法。结果表明，对于pLGFS策略，在对称GE信道上，平均AoI随着信道存储器$η$在$\fracη{1-η}$单调增加。对于FCFS，平均AoI由于排队延迟而增加得更快，其中附加项与分组到达速率相关。
2022-10-08 cs.IT math.IT
How should the server sleep? -- Age-energy tradeoff in sleep-wake server systems
针对物联网中信息新鲜度与能耗的权衡问题，提出条件睡眠（CS）策略，在保持能耗和峰值信息年龄不变下优于现有方案，并揭示睡眠周期对信息年龄的非单调影响及无缓冲系统的优势。
2023-05-15 cs.IT cs.PF math.IT
Age of Information with On-Off Service
本文考虑了一个通信系统，其中源发送时间敏感的敏感信息到它的目的地。我们假设消息的到达和服务过程都是无记忆的，并且源有一个没有缓冲区的服务器。此外，我们认为服务中断是一个独立的随机过程，我们使用的开关过程模型。对于这种设置，我们研究了两个抢占规则的信息年龄：1）非抢占式，即在服务器被占用时到达的消息被丢弃，2）抢占式，即在服务中的消息被关闭状态下新到达的消息所取代。对于这些学科，我们推导出封闭形式的平均峰值年龄和平均年龄的表达式。
2022-12-08 cs.IT math.IT
Age of Information: The Gamma Awakening
我们考虑一个场景，其中一个监视器有兴趣被更新的状态，一些系统是不能直接访问这个监视器。然而，我们假设源节点可以访问状态，并且可以通过通信系统将状态更新作为数据包发送到监视器。我们还假设状态更新是随机生成的泊松过程。源节点可以管理分组传输以最小化目的地节点处的信息的年龄，该年龄被定义为自从在源处生成最后一次成功传输的更新以来所经过的时间。我们使用排队理论来模拟的源-目的地链路，我们假设成功地发送一个数据包的时间是一个伽玛分布的服务时间。我们考虑两个数据包管理方案：LCFS（后来先服务）抢占和LCFS没有抢占。在这些假设下，我们计算并分析了信息的平均年龄和平均峰值年龄。此外，我们扩展这些结果的情况下，服务时间是确定的。
2016-04-05 cs.IT math.IT
On the Age of Information in Single-Server Queues with Aged Updates
本文研究了单服务器队列中带老化更新的信息年龄问题，推导了平均信息年龄的表达式，并在不同依赖结构下建立了修正项的上下界。
2025-11-27 cs.IT math.IT math.PR
A General Formula for the Stationary Distribution of the Age of Information and Its Application to Single-Server Queues
研究了信息更新系统中信息年龄的平稳分布。我们首先推导出一个一般公式的固定分布的AoI，它适用于广泛的一类信息更新系统。该公式表明，AoI的平稳分布由系统延迟和峰值AoI的平稳分布给出。为了证明它的适用性和实用性，我们分析了AoI在单服务器队列与四个不同的服务纪律：先到先得（FCFS），抢占式最后来先服务（LCFS），和两个变种的非抢占式LCFS服务纪律。对于FCFS和抢占式LCFS服务规程，考虑GI/GI/1、M/GI/1和GI/M/1队列，并且对于非抢占式LCFS服务规程，考虑M/GI/1和GI/M/1队列。有了这些结果，我们进一步显示的平均AoI的比较结果在M/GI/1和GI/M/1队列在这些服务的纪律。
2019-06-19 cs.IT cs.PF math.IT
Non-Linear Age of Information: An Energy Efficient Receiver-Centric Approach
研究了在Rician衰落信道下，当接收机配置多天线时，点对点无线通信系统的信息年龄（AoI）性能指标。一般情况下的非线性AoI函数被认为是，其中包括传统的线性AoI作为一种特殊情况。采用停止等待的传输策略，其中源节点仅在成功接收到先前数据时采样并然后发送新数据。这种方法可以作为实践中使用的任何排队系统的性能基准。新的分析和封闭形式的表达式推导出相对于所考虑的系统配置的平均AoI和平均峰值AoI。我们特别关注所述操作模式的能源效率，同时提供了一些有用的工程见解。
2021-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
Age of Information for Single Buffer Systems with Vacation Server
本文研究了单缓冲区、服务员多次休假的M/G/1排队系统中的信息新鲜度问题。该系统在通信系统中有着广泛的应用。我们的目标是评估信息的新鲜度在这个系统与i.i.d.和非I.I.D.在三种不同的调度策略下，即传统缓冲系统（CBS），缓冲区松弛系统（BRS），和传统缓冲系统与服务抢占（CBS-P）。对于具有I.I.D.的系统，假期，我们推导出封闭形式的表达式的信息新鲜度指标，如预期的信息年龄（AoI），预期的信息峰值年龄（PAoI），和每个政策下的峰值年龄的方差。对于非i.i.d.系统假期，我们使用轮询系统作为一个例子，并提供了封闭形式的表达，其PAoI下的每一个政策。我们探讨的条件下，这些政策之一，具有优势，比其他每个信息的新鲜度指标。我们进一步进行数值研究，以验证我们的结果和发展的见解。
2021-12-23 cs.IT cs.PF math.IT
Age and Value of Information Optimization for Systems with Multi-Class Updates
针对多类更新系统，研究在M/G/1/1阻塞队列下基于信息年龄和类别的准入策略，推导出使AoI和VoI凸组合最小化的最优平稳阈值策略。
2024-08-22 cs.IT cs.NI eess.SP
Accelerating Heterogeneous Agent Collaboration in Dynamic Edge Networks
University of Macau（澳门大学）；State Key Laboratory of Internet of Things for Smart City, University of Macau（澳门大学物联网智能城市国家重点实验室）；The University of Hong Kong（香港大学）
研究在动态边缘网络中加速异构智能体协作的问题，提出PRADA框架，通过将PRM作为离线教师，结合轻量级策略和拉格朗日调度器解决资源竞争，大幅降低延迟并保留LLM准确性，还揭示阈值效应，为资源配置提供指导。
2026-07-22 cs.IT cs.NI math.IT
Age of Information in an URLLC-enabled Decode-and-Forward Wireless Communication System
信息时代（AoI）衡量关键任务物联网（IoT）应用中数据的新鲜度，即，工业互联网，智能交通系统等。在本文中，提出了一种新的系统模型，估计平均AoI（AAoI）的超可靠低延迟通信（URLLC）使能的无线通信系统的解码和转发中继方案在准静态瑞利块衰落信道。短分组通信方案用于满足所提出的无线网络的可靠性和延迟要求。运用有限块长信息论、排队论和随机过程理论，得到了AAoI的封闭表达式。最后，系统参数的影响，如更新生成速率，块长度和块长度分配因子的AAoI进行了研究。数值计算结果验证了上述结论的正确性。
2021-04-19 cs.IT cs.NI math.IT
How to Make Money From Fresh Data: Subscription Strategies in Age-Based Systems
本文研究时变数据源通信系统中服务器与用户间的Stackelberg博弈，服务器通过设定采样频率最大化利润，用户决定是否直接订阅以满足信息版本年龄阈值，并求得了单向有向网络下的最优均衡策略。
2024-04-24 cs.IT cs.NI eess.SP
Age of Information in a Single-Source Generate-at-Will Dual-Server Status Update System
本文针对单源双服务器即生成状态更新系统，提出一种非工作 conserving 的冻结/抢占（F/P）策略，并利用吸收马尔可夫链方法精确分析 ZW 与 F/P 策略下的 AoI 和峰值 AoI 分布，通过数值结果验证模型并比较两种策略的性能。
2024-04-01 cs.IT cs.NI cs.PF
On The Age Of Information In Status Update Systems With Packet Management
我们考虑一个通信系统，其中状态更新到达源节点，并应通过网络传输到预期的目的地节点。状态更新是被观察的随机过程的样本，作为数据包传输，其中还包含时间戳以识别样本何时生成。目的节点可用信息的年龄是自上次接收到的更新生成以来经过的时间。在本文中，我们使用排队论的源-目的地链路模型，我们假设成功地将数据包传输到目的地所需的时间是一个指数分布的服务时间。我们分析的情况下，源节点有能力管理到达的样本，可能丢弃数据包，以避免浪费网络资源与陈旧的信息传输的信息的年龄。除了表征平均年龄，我们提出了一个新的指标，称为峰值年龄，它提供了有关年龄的最大值，实现之前立即收到更新的信息。
2015-06-29 cs.IT cs.NI math.IT
Age of Job Completion Minimization with Stable Queues
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文提出了一种基于马尔可夫机的作业调度策略，旨在通过最小化作业完成年龄和采样成本来优化作业完成效率。
2026-02-16 cs.IT cs.NI cs.SY
Timely and Energy-Efficient Multi-Step Update Processing
针对源更新需多步顺序处理的系统，本研究分析并行与串行服务器设置下的AoI性能及功耗浪费问题，构建优化模型求解给定功率预算下各步骤的最优服务速率，重点关注两步更新处理场景。
2024-11-29 cs.IT cs.SY eess.SY
Timely Asynchronous Hierarchical Federated Learning: Age of Convergence
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本研究针对客户端-边缘-云架构的异步分层联邦学习，提出在固定平均及时性下，将节点划分为常数个集群可概率性保证有限时间收敛，为密集客户端场景提供了收敛性分析。
2023-06-21 cs.DC cs.IT cs.LG
