计算机工程

作者：魏哲敏, 贾向东, 陈智, 赵玉华

单位：1. 西北师范大学 计算机科学与工程学院, 兰州 730070;2. 南京邮电大学 江苏省无线通信重点实验室, 南京 210003

关键词：信息年龄,离散时间队列,概率生成函数,稳态概率,排队理论

基金：国家自然科学基金(61861039,62261048)。

车联网、远程手术等实时监控系统所处环境的动态变化性，导致关注接收信息的新鲜度成为此类系统的必然选择。物联网系统中基础设施通常按照时隙进行离散操作，针对离散时间状态更新系统中的信息新鲜度表征问题，提出一个面向离散时间状态更新系统的信息年龄(AoI)评估方法。构建一个基于AoI的单源-单服务器-目的节点的离散时间Ber/Geo/1/1系统，根据排队理论，引入二维状态向量同时追踪目的节点AoI及服务器状态更新包的年龄。每个二维AoI向量的稳态概率可通过求解状态转化方程来确定，继而可得到系统AoI的概率分布。然而复杂的AoI状态转化方程使二维AoI向量的稳态概率难以求解甚至在某些情况下无解，为此，提出基于概率生成函数(PGF)的离散状态更新系统AoI评估方法，通过对相应的PGF进行简单的求导运算或将其展开为幂级数的形式，确定系统AoI及AoI的概率分布。实验结果表明，当数据包到达概率为0.2时，所提方法的数据包服务概率由0.1增加至0.3，平均AoI降低44.4%，相比传统方法具有较高的计算精度和较简单的计算过程。

来源：2023年第6期

《计算机工程》期刊编辑部

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