We study a general setting of status updating systems in which a set of source nodes provide status updates about some physical process(es) to a set of monitors. The freshness of information available at each monitor is quantified in terms of the Age of Information (AoI), and the vector of AoI processes at the monitors (or equivalently the age vector) models the continuous state of the system. While the marginal distributional properties of each AoI process have been studied for a variety of settings using the stochastic hybrid system (SHS) approach, we lack a counterpart of this approach to systematically study their joint distributional properties. Developing such a framework is the main contribution of this paper. In particular, we model the discrete state of the system as a finite-state continuous-time Markov chain (MC), and describe the coupled evolution of the continuous and discrete states of the system by a piecewise linear SHS with linear reset maps. We start our analysis by deriving first-order linear differential equations for the temporal evolution of both the joint moments and the joint moment generating function (MGF) of all possible pairwise combinations formed by the age vector components. We then derive conditions under which the derived differential equations are asymptotically stable. Finally, we apply our framework to characterize the stationary joint MGF in a multi-source updating system under several queueing disciplines including non-preemptive and source-agnostic/source-aware preemptive in service queueing disciplines.


翻译:我们研究的是状态更新系统的总体设置,其中一组源节点向一组监测器提供某些物理过程的最新状况;每台监测器现有信息的最新程度以信息时代(AoI)和在监测器(或等同年龄矢量)中AoI流程的矢量模型来量化,这是系统的持续状态。虽然对每个AoI流程的边际分布属性进行了研究,利用随机混合系统(SHS)方法对各种环境进行了研究,但我们缺乏一种对应方法来系统研究其联合分布属性。开发这样一个框架是本文的主要贡献。特别是,我们将该系统的离散状态作为信息时代(AoI)时代(AoI)和在监测器监测器(AoI)中显示AoI流程的矢量(AoI)的矢量(AoI)流程的矢量模型来量化,描述系统连续和离散状态的演进情况,用直线性重图绘制的SHSHSHS进程。我们开始分析的方法是,为联合瞬间和联合瞬间生成功能(MGF)下所有可能的对口混合组合功能,最后将一个稳定的源(我们从稳定的矢量数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级数级方对数调调。

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