While the notion of age of information (AoI) has recently emerged as an important concept for analyzing ultra-reliable low-latency communications (URLLC), the majority of the existing works have focused on the average AoI measure. However, an average AoI based design falls short in properly characterizing the performance of URLLC systems as it cannot account for extreme events that occur with very low probabilities. In contrast, in this paper, the main objective is to go beyond the traditional notion of average AoI by characterizing and optimizing a URLLC system while capturing the AoI tail distribution. In particular, the problem of vehicles' power minimization while ensuring stringent latency and reliability constraints in terms of probabilistic AoI is studied. To this end, a novel and efficient mapping between both AoI and queue length distributions is proposed. Subsequently, extreme value theory (EVT) and Lyapunov optimization techniques are adopted to formulate and solve the problem. Simulation results shows a nearly two-fold improvement in terms of shortening the tail of the AoI distribution compared to a baseline whose design is based on the maximum queue length among vehicles, when the number of vehicular user equipment (VUE) pairs is 80. The results also show that this performance gain increases significantly as the number of VUE pairs increases.


翻译:虽然信息年龄概念(AoI)最近已成为分析超可信任低长通信(URLLLC)的重要概念,但大多数现有作品都侧重于平均AoI测量标准,但是,平均AoI基于AoI的设计没有适当描述URLLC系统性能的适当特征,因为它无法说明概率极低的极端事件;与此相反,本文件的主要目标是超越普通AoI的传统概念,通过描述和优化URLLC系统来描述和优化URLLC系统,同时捕捉AoI尾部分布;特别是,在确保机动性AoI的严格弹性和可靠性限制的同时,车辆的功率最小化问题;为此,提出了AoI和排队长度分布之间的新颖而有效的绘图;随后,采用了极端价值理论(EVT)和Lyapunov优化技术来制定和解决问题;模拟结果显示,在缩短AoI分发的尾巴片与设计以80度越快的基线相比,在减少车辆的强度和可靠性限制方面几乎翻倍。

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