Преобразование Лапласа – Стилтьеса функции распределения пикового возраста информации в группе передачи, моделируемой двухузловой сетью

Автор(ы): Матюшенко С.И., Самуйлов К.Е.

Выпуск: 107

Рубрика: Системный анализ

Год: 2024

Библиография: Матюшенко С.И., Самуйлов К.Е. Преобразование Лапласа – Стилтьеса функции распределения пикового возраста информации в группе передачи, моделируемой двухузловой сетью // Управление большими системами. Выпуск 107. М.: ИПУ РАН, 2024. С.28-42. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2024.107.2

Дата опубликования: 31.01.2024

Ключевые слова: возраст информации, пиковый возраст информации, сеть массового обслуживания, стационарное распределение

Аннотация: Рассматривается двухузловая группа передачи информации, состоящая из периферийного узла (узла-отправителя), центра управления (узла-получателя) и двух последовательных каналов связи между ними. Процесс передачи информации из узла-отправителя в узел-получатель моделируется посредством двухузловой сети массового обслуживания с произвольной функцией распределения интервалов между поступлениями заявок и произвольными длительностями обслуживания в каждом узле сети, т.е. сетью, которую в соответствии с обозначениями Кендалла принято кодировать как G/G/1 – G/G/1. При этом передаваемые пакеты информации моделируются заявками, а процесс передачи пакетов по каналам системы моделируется процедурой обслуживания в узлах сети. В работе получено выражение для преобразования Лапласа -- Стилтьеса стационарной функции распределения пикового возраста информации – метрики, позволяющей количественно оценить "свежесть" информации, поступающей в узел-получатель с целью принятия управленческих решений. Данная работа продолжает цикл работ авторов, посвященных проблеме анализа возраста информации, обобщая результаты работ других авторов, что достигается за счет наиболее общих предположений относительно распределений длительностей генерации и обслуживания заявок в узлах сети. Корректность полученных результатов проверена на ряде частных случаев, рассмотренных ранее, а также путем сравнения аналитических результатов с результатами имитационного моделирования.

Author(s): Matyushenko S., Samouylov K.

Article title: The Laplace – Stieltjes transformation of the distribution function of the peak age of information in a transmission group modeled by a two-node network

Issue: 107

Year: 2024

Keywords: information age, peak information age, queuing network, stationary distribution

Abstract: In this paper, we consider a two-node information transmission group consisting of a peripheral node (sender node), a control center (recipient node) and two serial communication channels between them. The process of transferring information from the sending node to the receiving node is modeled by means of a two-node queuing network with an arbitrary function for distributing intervals between requests and arbitrary service durations at each node of the network, i.e., a network that, according to Kendall's designations, is usually encoded as G/G/1 – G/G/1. In this case, the transmitted packets of information are modeled by requests, and the process of transmitting packets through the system channels is modeled by the maintenance procedure at the network nodes. The paper provides an expression for the Laplace – Stieltjes transformation of the stationary distribution function of the peak age of information – a metric that allows quantifying the "freshness" of information entering the receiving node in order to accept management decisions. This work continues the cycle of works by the authors devoted to the problem of analyzing the age of information, summarizing the results of the work of other authors, which is achieved through the most arbitrary assumptions about the distributions of the durations of generating and servicing applications in the network nodes. The correctness of the obtained results was verified on a number of special cases considered earlier, as well as by comparing the analytical results with the results of simulation modeling.