In 5G and beyond systems, the notion of latency gets a great momentum in wireless connectivity as a metric for serving real-time communications requirements. However, in many applications, research has pointed out that latency could be inefficient to handle applications with data freshness requirements. Recently, the notion of Age of Information (AoI) that can capture the freshness of the data has attracted a lot of attention. In this work, we consider mixed traffic with time-sensitive users; a deadline-constrained user, and an AoI-oriented user. To develop an efficient scheduling policy, we cast a novel optimization problem formulation for minimizing the average AoI while satisfying the timely throughput constraints. The formulated problem is cast as a Constrained Markov Decision Process (CMDP). We relax the constrained problem to an unconstrained Markov Decision Process (MDP) problem by utilizing Lyapunov optimization theory and it can be proved that it is solved per frame by applying backward dynamic programming algorithms with optimality guarantees. Simulation results show that the timely throughput constraints are satisfied while minimizing the average AoI. Also, simulation results show the convergence of the algorithm for different values of the weighted factor and the trade-off between the AoI and the timely throughput.


翻译:在5G和5G系统之外,长期连接的概念在无线连接方面获得了巨大的动力,成为满足实时通信要求的衡量标准。然而,在许多应用中,研究指出,对于处理带有数据更新要求的应用程序来说,长期性可能是低效的。最近,能够捕捉数据新鲜度的信息时代概念引起了人们的极大关注。在这项工作中,我们认为与时间敏感的用户、受最后期限限制的用户和面向AoI的用户之间的交通量不一。为了制定有效的时间安排政策,我们为尽量减少平均AoI而提出了新的优化问题,同时满足了及时的吞吐限制。所提出的问题被作为 Consstrained Markov 决策程序(CMDP ) 。我们利用Lyapunov 优化理论,将受限制的问题放松到不受限制的Markov 决策程序(MDP ) 的问题。我们可以证明,通过应用落后的动态编程算法和最佳性保证,它每框架就能解决。模拟结果显示,在尽量减少平均AoI的同时,及时的吞吐限制是满足的。此外,模拟结果显示,通过不同加权因素的算法和加权因素之间的及时趋同。

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