In this paper we consider the age of information (AoI) of a status updating system with a relay, where the updates are delivered to destination either from the direct line or the two-hop link via the relay. An updating packet generated at source is sent to receiver and the relay simultaneously. When the direct packet transmission fails, the relay replaces the source and retransmits the packet until it is eventually obtained at the receiver side. Assume that the propagation delay on each link is one time slot, we determine the stationary distribution of the AoI for three cases: (a) relay has no buffer and the packet delivery from relay cannot be preempted by fresher updates from source; (b) relay has no buffer but the packet substitution is allowable; (c) relay has size 1 buffer and the packet in buffer is refreshed when a newer packet is obtained. The idea is invoking a multiple-dimensional state vector which contains the AoI as a part and constituting the multiple-dimensional AoI stochastic process. We find the steady state of each multiple-dimensional AoI process by solving the system of stationary equations. Once the steady-state distribution of larger-dimensional AoI process is known, the stationary AoI distribution is also obtained as it is one of the marginal distributions of that process's steady-state distribution. For all the situations, we derive the explicit expression of AoI distribution, and calculate the mean and the variance of the stationary AoI. All the results are compared numerically, including the AoI performance of the non-relay state updating system. Numerical results show that adding the relay improves the system's timeliness dramatically, and no-buffer-and-preemption setting in relay achieves both minimal average AoI and AoI's variance. Thus, for the system model discussed in this paper, to reduce the AoI at receiver there is no need to add the buffer in relay.


翻译:在本文中, 我们考虑使用一个中继器的状态更新系统的信息( AoI) 信息年龄( AoI), 信息更新从直接直线或通过中继双跳链接传送到目的地, 在源头生成的更新包同时发送到接收器和中继。 当直接包传输失败时, 中继替换源, 并在接收器最终获得接收器端之前将数据包重新传送。 假设每个链接的传播延迟是一个时段, 我们决定 AoI 的静态分布为三个案例 :(a) 中继没有缓冲, 中继的包发送无法通过源的更新更新来提前到目的地 ; (b) 中继没有缓冲, 但软件替换是允许的;(c) 中继有1 缓冲, 当获得新包时, 中继器将源源头的源重新传送到源端端端端端。 将AI 包含 AI 的传播为一个部分, 构成多维模式的 AOI 的状态进程。 我们发现每个多维的AoI 进程的稳定性状态, 通过从源端的表达器的表达器的状态, 将显示系统的状态的递增进状态的状态, 包括稳定的分布的平流的递增的系统, A- 的分布的递增的分布的状态, 的状态的状态的状态的状态的状态的状态, 的状态的状态的状态的状态的状态, 的状态是稳定的分布的状态,, 的状态的状态的状态的状态是稳定的分布的状态的状态, 的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态, 的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态的状态

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