The Age of Information (AoI) is a performance metric that quantifies the freshness of data in systems where timely updates are critical. Most state-of-the-art methods typically assume that packets enter the monitored system with zero age, neglecting situations, such as those prevalent in multi-hop networks or distributed sensing, where packets experience prior delays. In this paper, the AoI is investigated when packets have a non-zero initial age. We derive an expression for the average AoI in this setting, showing that it equals the standard AoI plus a correction term involving the correlation between packet age and inter-departure times. When these variables are independent, the expression simplifies to an additive correction equal to the mean initial age. In cases where the dependency structure is unknown, we also establish lower and upper bounds for the correction term. We demonstrate the applicability of our approach across various queueing scenarios, such as forwarding, tandem, and retrial queues. Additionally, we explore the accuracy of the derived bounds on a tandem composed of several queues, a model that has not yet been analytically solved from an age perspective.


翻译:信息年龄(AoI)是一种性能指标,用于量化在时效性更新至关重要的系统中数据的新鲜度。大多数现有先进方法通常假设数据包以零年龄进入监控系统,忽略了在多跳网络或分布式传感等场景中普遍存在的数据包先前经历延迟的情况。本文研究了数据包具有非零初始年龄时的信息年龄。我们推导了该设定下的平均信息年龄表达式,表明其等于标准信息年龄加上一个涉及数据包年龄与离开间隔时间相关性的修正项。当这些变量相互独立时,表达式简化为等于平均初始年龄的加法修正项。在依赖结构未知的情况下,我们还建立了修正项的下界和上界。我们展示了该方法在多种排队场景中的适用性,例如转发队列、串联队列和重试队列。此外,我们通过由多个队列组成的串联系统(该模型尚未从年龄角度解析求解)验证了所推导边界的准确性。

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