In Internet of Things (IoT), the freshness of status updates is crucial for mission-critical applications. In this regard, it is suggested to quantify the freshness of updates by using Age of Information (AoI) from the receiver's perspective. Specifically, the AoI measures the freshness over time. However, the freshness in the content is neglected. In this paper, we introduce an age-based utility, named as Age of Changed Information (AoCI), which captures both the passage of time and the change of information content. By modeling the underlying physical process as a discrete time Markov chain, we investigate the AoCI in a time-slotted status update system, where a sensor samples the physical process and transmits the update packets to the destination. With the aim of minimizing the weighted sum of the AoCI and the update cost, we formulate an infinite horizon average cost Markov Decision Process. We show that the optimal updating policy has a special structure with respect to the AoCI and identify the condition under which the special structure exists. By exploiting the special structure, we provide a low complexity relative policy iteration algorithm that finds the optimal updating policy. We further investigate the optimal policy for two special cases. In the first case where the state of the physical process transits with equiprobability, we show that optimal policy is of threshold type and derive the closed-form of the optimal threshold. We then study a more generalized periodic Markov model of the physical process in the second case. Lastly, simulation results are laid out to exhibit the performance of the optimal updating policy and its superiority over the zero-wait baseline policy.


翻译:在Times Internet (IoT) 中,状态更新的新鲜度对于对任务至关重要的应用至关重要。 在这方面,建议从接收者的角度使用信息时代(AoI) 来量化更新的新鲜度。 具体地说, AoI 测量时间的新鲜度。 然而, 内容的新鲜度被忽略了。 在本文中, 我们引入了一种基于年龄的效用, 名为“ 变化信息时代( AoCI) ”, 它既反映了时间的流逝, 也反映了信息内容的变化。 通过将基本物理过程建成一个离散的时间Markov 链, 我们用一个时间排定的状态更新系统来调查AoCI 更新的新鲜度。 一个传感器对物理过程进行取样, 并将更新的软件包传送到目的地。 为了最大限度地减少AoCI 的加权和更新成本, 我们制定了一个无限的视野平均成本 Markov 决策程序。 我们表明, 最佳更新政策有一个特殊的模型, 并确定了特殊结构存在的条件。 通过利用特殊结构, 我们提供了一种低复杂程度的相对政策更新的更新性政策, 我们用最优的排序来调查 。

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