論文の概要: Aging Bandits: Regret Analysis and Order-Optimal Learning Algorithm for Wireless Networks with Stochastic Arrivals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.08682v2
• Date: Mon, 21 Dec 2020 20:03:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2021-05-03 03:01:57.259947
• Title: Aging Bandits: Regret Analysis and Order-Optimal Learning Algorithm for Wireless Networks with Stochastic Arrivals
• Title（参考訳）: 高齢化帯域:確率条件付き無線ネットワークにおけるレギュレット解析と順序最適学習アルゴリズム
• Authors: Eray Unsal Atay, Igor Kadota and Eytan Modiano
• Abstract要約: 信頼できないチャネルに時間感知情報を送信するソースを持つシングルホップ無線ネットワークを検討する。 学習アルゴリズムは1つのペア(ソース、チャネル)を選択し、選択されたソースは選択されたチャネルを介してパケットを送信しようとする。 学習アルゴリズムの目的は、ネットワーク内の年齢情報(AoI)を$ T$のタイムスロットで最小化することです。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 24.897224064639406
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We consider a single-hop wireless network with sources transmitting time-sensitive information to the destination over multiple unreliable channels. Packets from each source are generated according to a stochastic process with known statistics and the state of each wireless channel (ON/OFF) varies according to a stochastic process with unknown statistics. The reliability of the wireless channels is to be learned through observation. At every time slot, the learning algorithm selects a single pair (source, channel) and the selected source attempts to transmit its packet via the selected channel. The probability of a successful transmission to the destination depends on the reliability of the selected channel. The goal of the learning algorithm is to minimize the Age-of-Information (AoI) in the network over $T$ time slots. To analyze the performance of the learning algorithm, we introduce the notion of AoI regret, which is the difference between the expected cumulative AoI of the learning algorithm under consideration and the expected cumulative AoI of a genie algorithm that knows the reliability of the channels a priori. The AoI regret captures the penalty incurred by having to learn the statistics of the channels over the $T$ time slots. The results are two-fold: first, we consider learning algorithms that employ well-known solutions to the stochastic multi-armed bandit problem (such as $\epsilon$-Greedy, Upper Confidence Bound, and Thompson Sampling) and show that their AoI regret scales as $\Theta(\log T)$; second, we develop a novel learning algorithm and show that it has $O(1)$ regret. To the best of our knowledge, this is the first learning algorithm with bounded AoI regret.
• Abstract（参考訳）: 我々は、複数の信頼できないチャンネル上で、送信元が目的地にタイムセンシティブな情報を伝達するシングルホップ無線ネットワークを考える。 各ソースからのパケットは、既知の統計の確率過程に従って生成され、各無線チャネルの状態(ON/OFF)は、未知の統計の確率過程によって変化する。 無線チャネルの信頼性は観測を通して学ぶ必要がある。 学習アルゴリズムは1つのペア(ソース、チャネル)を選択し、選択されたソースは選択されたチャネルを介してパケットを送信しようとする。 送信先への送信成功の確率は、選択されたチャネルの信頼性に依存する。 学習アルゴリズムの目標は、ネットワークのaoi( age-of-information)を$t$のタイムスロットで最小化することである。 学習アルゴリズムの性能を分析するために,学習アルゴリズムの期待累積aoiと,先行するチャネルの信頼性を知っているgenieアルゴリズムの期待累積aoiとの差であるaoi regretの概念を導入する。 aoi regretは、t$タイムスロット上でチャネルの統計を学習することによって発生するペナルティをキャプチャする。 まず、確率的多重武装バンディット問題(例えば、$\epsilon$-Greedy、Upper Confidence Bound、Thompson Sampling)によく知られた解を用いる学習アルゴリズムを検討し、彼らのAoIが後悔して$\Theta(\log T)$にスケールしたことを示す。 私たちの知る限りでは、これはAoI境界を持つ最初の学習アルゴリズムです。

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