Edge computing applications typically require generated data to be preprocessed at the source and then transmitted to an edge server. In such cases, transmission time and preprocessing time are coupled, yielding a tradeoff between them to achieve the targeted objective. This paper presents analysis of such a system with the objective of optimizing freshness of received data at the edge server. We model this system as two queues in tandem whose service times are independent but the transmission service time is monotonically dependent on the computation service time in mean value. This dependence captures the natural decrease in transmission time due to lower offloaded computation. We analyze various queue management schemes in this tandem queue where the compute queue has a single server, Poisson packet arrivals, general independent service and no extra buffer to save incoming packets. The transmit queue has a single server receiving packets from the compute queue with memoryless service time. We consider the transmit queue in two forms: (i) No data buffer and (ii) One unit data buffer and last come first serve with discarding. We analyze various non-preemptive as well as preemptive cases. We perform stationary distribution analysis and obtain closed form expressions for average age of information (AoI) and average peak AoI. Our numerical results illustrate analytical findings on how computation and transmission times could be traded off to optimize AoI and reveal a consequent tradeoff between average AoI and average peak AoI.

中文翻译：

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通过边缘传输中的计算-传输权衡和队列管理来优化信息新鲜度

边缘计算应用程序通常需要在源处对生成的数据进行预处理，然后将其传输到边缘服务器。在这种情况下，传输时间和预处理时间会结合在一起，在它们之间进行权衡以实现目标。本文介绍了这种系统的分析，目的是优化边缘服务器上接收数据的新鲜度。我们将该系统建模为两个队列，它们的服务时间是独立的，但是传输服务时间单调依赖于平均值的计算服务时间。这种依赖性捕获了由于较低的卸载计算而导致的传输时间的自然减少。我们分析了此串联队列中的各种队列管理方案，其中计算队列具有单个服务器，泊松数据包到达，一般独立服务，没有额外的缓冲区来保存传入的数据包。传输队列具有单个服务器，该服务器以无内存的服务时间从计算队列接收数据包。我们以两种形式考虑发送队列：（i）没有数据缓冲区，和（ii）一个单位数据缓冲区，最后倒数先行丢弃。我们分析了各种非抢占性和抢占性案例。我们执行平稳分布分析，并获得信息平均年龄（AoI）和平均峰值AoI的闭式表达式。我们的数值结果说明了关于如何优化计算和传输时间以优化AoI的分析发现，并揭示了平均AoI和平均峰值AoI之间的折衷。传输队列具有单个服务器，该服务器以无内存的服务时间从计算队列接收数据包。我们以两种形式考虑发送队列：（i）没有数据缓冲区，和（ii）一个单位数据缓冲区，最后倒数先行丢弃。我们分析了各种非抢占性和抢占性案例。我们执行平稳分布分析，并获得信息平均年龄（AoI）和平均峰值AoI的闭式表达式。我们的数值结果说明了关于如何优化计算和传输时间以优化AoI的分析发现，并揭示了平均AoI和平均峰值AoI之间的折衷。传输队列具有单个服务器，该服务器以无内存的服务时间从计算队列接收数据包。我们以两种形式考虑发送队列：（i）没有数据缓冲区，和（ii）一个单位数据缓冲区，最后倒数先行丢弃。我们分析了各种非抢占性和抢占性案例。我们执行平稳分布分析，并获得信息平均年龄（AoI）和平均峰值AoI的闭式表达式。我们的数值结果说明了关于如何优化计算和传输时间以优化AoI的分析发现，并揭示了平均AoI和平均峰值AoI之间的折衷。我们分析了各种非抢占性和抢占性案例。我们执行平稳分布分析，并获得信息平均年龄（AoI）和平均峰值AoI的闭式表达式。我们的数值结果说明了关于如何优化计算和传输时间以优化AoI的分析发现，并揭示了平均AoI和平均峰值AoI之间的折衷。我们分析了各种非抢占性和抢占性案例。我们执行平稳分布分析，并获得信息平均年龄（AoI）和平均峰值AoI的闭式表达式。我们的数值结果说明了关于如何优化计算和传输时间以优化AoI的分析发现，并揭示了平均AoI和平均峰值AoI之间的折衷。