The Age-of-Information is an important metric for investigating the timeliness performance in information-update systems. In this paper, we study the AoI minimization problem under a new Pull model with replication schemes, where a user proactively sends a replicated request to multiple servers to "pull" the information of interest. Interestingly, we find that under this new Pull model, replication schemes capture a novel tradeoff between different values of the AoI across the servers (due to the random updating processes) and different response times across the servers, which can be exploited to minimize the expected AoI at the user's side. Specifically, assuming Poisson updating process for the servers and exponentially distributed response time, we derive a closed-form formula for computing the expected AoI and obtain the optimal number of responses to wait for to minimize the expected AoI. Then, we extend our analysis to the setting where the user aims to maximize the AoI-based utility, which represents the user's satisfaction level with respect to the freshness of the received information. Furthermore, we consider a more realistic scenario where the user has no prior knowledge of the system. In this case, we reformulate the utility maximization problem as a stochastic Multi-Armed Bandit problem with side observations and leverage a special linear structure of side observations to design learning algorithms with improved performance guarantees. Finally, we conduct extensive simulations to elucidate our theoretical results and compare the performance of different algorithms. Our findings reveal that under the Pull model, waiting does not necessarily lead to aging; waiting for more than one response can often significantly reduce the AoI and improve the AoI-based utility in most scenarios.


翻译:信息时代是调查信息更新系统中及时性能的重要衡量标准。 在本文中,我们研究AoI在采用复制计划的新 Pull 模式下最大限度地减少AoI问题,用户主动向多个服务器发送复制请求,以“拉动”感兴趣的信息。有趣的是,我们发现在这个新的 Pull 模式下,复制计划在服务器上对AoI的不同价值(由于随机更新程序)和服务器的不同响应时间进行新的权衡,这可以用来尽量减少用户方面预期的AoI反应。具体地说,假设Poisson对服务器的更新过程和快速分布的反应时间,我们为计算预期AoI, 并获得最佳的响应次数,以“拉动”信息。然后,我们把我们的分析扩大到用户旨在最大限度地利用AoI的功能,这代表用户对所收到信息的新鲜程度的模型的满意度。此外,我们可以考虑一种更现实的情景,即用户事先对服务器没有了解的功能更新程序更新程序更新程序更新程序更新程序,并迅速分配反应时间,我们得出了一种封闭式的公式公式公式,这样,我们就能通过多用途模型来大大地改进系统对系统进行模拟观测;我们是如何改革,最后将一个工具改革,我们是如何改进了一个工具改进了一个工具设计。

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《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
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