[發明專利]基于消減技術的能量收集網絡數據發送方法及系統

有效

• 申請號: 201611077178.1
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106789174B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 王哲;李陶深;葉進;葛志輝;趙啟飛;葉恒舟
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 但玉梅

本發明涉及一種場景預測方法及裝置，屬于能量收集網絡技術領域，具體涉及一種基于消減技術的能量收集網絡單時段場景預測方法及裝置。本發明基于消減技術的單時段場景生成技術，其與真實數據之間的測量誤差在?30％～30％之間，且不需要假設概率分布函數，提高了能量收集網絡數據吞吐量規劃的精度。

技術領域

本發明涉及一種場景預測方法及裝置，屬于能量收集網絡技術領域，具體涉及一種基于消減技術的能量收集網絡單時段場景預測方法及裝置。

背景技術

隨著能量轉化效率的提高和低功耗處理器的進步，人們對網絡生命周期和永久運行的需求日益增加，能量收集網絡應運而生。

能量收集是指通過搜尋諸如震動、人體能量、風光熱能等低等的環境能源，將其轉化成可用的電能供給電子設備進行網絡通訊，完成某些特殊任務。能量收集網絡是傳統計算機網絡的發展，它可以增加能量的自給和永久運行，為節點提供無限的流動性及特殊環境的部署。

能量收集網絡的出現由以下兩方面催生：一是ICT(Information andCommunications Technology，信息與通信技術)設備能耗及二氧化碳排放的增加受到更多的關注；二是特殊環境下對網絡的需求，如人體、混凝土、邊遠地區等，為醫療設備、環境監測、安全監控等領域帶來革新。這種新型的能量供給方式伴隨著隨機性、瞬時性和記憶性，為信道添加了新的約束；同時，能量收集過程對發送者而言是顯而易見的，接收者則不然。這些問題為能量收集網絡帶來了新的挑戰。

能量收集網絡從新的角度考慮了計算機網絡的節能問題，在傳統網絡中引入了新能源技術，減少傳統網絡能耗的同時，又大大拓展了網絡的應用范圍。然而新能源的引入帶來了新的問題和挑戰，如何模擬新能源的特性及能量收集過程的隨機性成為能量收集網絡首要解決的問題目前大多采用概率分布模擬能量收集過程，假設能量的到來服從某些概率分布函數。如誤差服從正態分布或數據集間滿足獨立同分布(i.i.d.)，但能量收集網絡數據和能量的突發性使得這種模擬方法對局部時段內的能量管理策略幫助甚微。

目前針對能量收集網絡的模擬技術主要有：(1)二階馬爾科夫鏈模型，使用線性規劃方法求解，但模型建立過程含有能量獲取概率、能量消耗概率、數據產生概率和數據發送概率四個參數，需要假設這四個參數滿足某種先驗概率分布，并不合理；(2)排隊論模型，如使用G/G/1/N和G/G/1/∞來模擬有限容量電池和無限容量電池下的能量收集網絡，分別計算出節點的耗盡概率，但模型中的G/G部分需要已知概率分布，過于主觀。然而，研究表明電路元件的不確定性使得對電池狀態的估計誤差足有30％以上，同時知道能量收集狀態要優于對電池電量的讀取狀態。可見，為了降低讀取與估算電池電量的能耗，同時提高系統能量規劃運行的準確度，則需要正確模擬能量收集過程。同時，設計者能夠準確模擬能量收集過程也有利于網絡的規劃運行。

作為系統運行的必要輸入，能量收集階段目前大多采用概率分布模擬，即假設能量的到來服從某些諸如正態分布或數據集間滿足獨立同分布等概率分布函數，然而能量收集網絡數據和能量的突發性使得這種模擬方法對局部時段內的能量管理策略幫助甚微。

為此，本發明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種基于消減技術的能量收集網絡單時段場景預測方法及裝置，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的能量收集網絡模擬困難且精度差，能量收集存在隨機性和不確定性的技術問題，提供了一種基于消減技術的能量收集網絡單時段場景預測方法及裝置。該方法及裝置能夠基于歷史數據預測能量收集網絡單時段的能量收集的最優場景，從而優化能量收集網絡的數據發送方式。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種基于消減技術的能量收集網絡單時段場景預測方法，基于消減技術生成單時段場景，具體包括：