The age of information, as a metric for evaluating information freshness, has received a lot of attention. Recently, an interesting connection between the age of information and remote estimation error was found in a sampling problem of Wiener processes: If the sampler has no knowledge of the signal being sampled, the optimal sampling strategy is to minimize the age of information; however, by exploiting causal knowledge of the signal values, it is possible to achieve a smaller estimation error. In this paper, we extend a previous study by investigating a problem of sampling a stationary Gauss-Markov process, namely the Ornstein-Uhlenbeck (OU) process. The optimal sampling problem is formulated as a constrained continuous-time Markov decision process (MDP) with an uncountable state space. We provide an exact solution to this MDP: The optimal sampling policy is a threshold policy on instantaneous estimation error and the threshold is found. Further, if the sampler has no knowledge of the OU process, the optimal sampling problem reduces to an MDP for minimizing a nonlinear age of information metric. The age-optimal sampling policy is a threshold policy on expected estimation error and the threshold is found. These results hold for (i) general service time distributions of the queueing server and (ii) sampling problems both with and without a sampling rate constraint. Numerical results are provided to compare different sampling policies.


翻译:信息年龄,作为评估信息新鲜度的衡量标准,引起了人们的极大关注。最近,在Wiener进程的抽样问题中,发现信息年龄与远程估计错误之间的一个有趣的联系:如果取样者不知道正在抽样的信号,最佳抽样战略是尽量减少信息年龄;然而,通过利用对信号值的因果关系知识,有可能得出一个较小的估计错误。在本文件中,我们通过调查一个固定的Gaus-Markov进程,即Ornstein-Uhlenbeck(OU)进程,扩大了先前的研究范围,将一个固定的Gaus-Markov进程,即Ornstein-Uhlenbeck(OU)进程作为最佳取样问题,作为有限的连续时间Markov决策过程(MDP)和无法计算的国家空间。我们为这一MDP提供了确切的解决办法:最佳取样政策是即时估计错误的临界值政策,可以找到一个阈值。此外,如果取样者对Ousi-Markovy 进程缺乏了解,则最佳的取样问题将降低为非线性信息年龄指标的MDP。年龄最优化取样政策是关于预期的抽样分析结果的临界值政策,并且发现了不同服务器的临界值的临界值。

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