In this paper, we consider a single-source multi-server generate-at-will discrete-time non-preemptive status update system where update packets are transmitted using {\em only one} of the available servers, according to a server selection policy. In particular, when a transmission is complete, the update system makes a threshold-based decision on whether to wait or transmit, and if latter, which server to use for transmissions, on the basis of the instantaneous value of the age of information (AoI) process. In our setting, servers have general heterogeneous discrete phase-type (DPH) distributed service times, and also heterogeneous transmission costs. The goal is to find an age-dependent multi-threshold policy that minimizes the AoI cost with a constraint on transmission costs, the former cost defined in terms of the time average of an arbitrary function of AoI. For this purpose, we propose a novel tool called \emph{multi-regime absorbing Markov chain} (MR-AMC) in discrete time. Using the MR-AMC framework, we exactly obtain the distribution of AoI, and subsequently the costs associated with AoI and transmissions. With the exact analysis in hand, optimum thresholds can be obtained in the case of a few servers, by exhaustive search. We validate the proposed analytical model, and also demonstrate the benefits of age-dependent server selection, with numerical examples.


翻译:本文研究一种单源多服务器按需生成离散时间非抢占式状态更新系统,其中更新数据包根据服务器选择策略仅通过可用服务器中的一台进行传输。具体而言,当传输完成时,更新系统将基于信息年龄过程的瞬时值,通过阈值决策机制判断应等待还是继续传输;若选择传输,则进一步确定使用哪台服务器。在我们的设定中,各服务器具有一般化的异构离散相位型分布服务时间以及差异化的传输成本。研究目标是寻找一种依赖于信息年龄的多阈值策略,在满足传输成本约束的前提下最小化信息年龄成本——后者定义为信息年龄任意函数的时间平均值。为此,我们提出一种称为离散时间多状态吸收马尔可夫链的新型分析工具。基于该框架,我们精确推导了信息年龄的分布特性,进而得到信息年龄成本与传输成本的解析表达式。通过精确分析,在服务器数量有限的情况下可通过穷举搜索获得最优阈值配置。最后,我们通过数值算例验证了所提分析模型的正确性,并展示了基于信息年龄的服务器选择策略的优越性。

0
下载
关闭预览

相关内容

服务器,也称伺服器,是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求,并进行处理,因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力。
服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等,和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
用于识别任务的视觉 Transformer 综述
专知会员服务
75+阅读 · 2023年2月25日
专知会员服务
33+阅读 · 2021年7月27日
【AAAI2021】用于视频描述的语义分组网络
专知会员服务
16+阅读 · 2021年2月3日
论文浅尝 | Interaction Embeddings for Prediction and Explanation
开放知识图谱
11+阅读 · 2019年2月1日
论文浅尝 | Know-Evolve: Deep Temporal Reasoning for Dynamic KG
开放知识图谱
36+阅读 · 2018年3月30日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
用于识别任务的视觉 Transformer 综述
专知会员服务
75+阅读 · 2023年2月25日
专知会员服务
33+阅读 · 2021年7月27日
【AAAI2021】用于视频描述的语义分组网络
专知会员服务
16+阅读 · 2021年2月3日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员