[發(fā)明專利]能量采集型無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低存儲自適應(yīng)傳輸調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711088190.7
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107949042B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃亮;馮旭;錢麗萍;吳遠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W52/36;H04W84/18
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種適用于能量采集型無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低存儲自適應(yīng)傳輸調(diào)度方法，包括以下步驟：1)在由一對發(fā)射機和接收機組成的時隙能量收集通信系統(tǒng)中，根據(jù)數(shù)據(jù)和能量定義出系統(tǒng)狀態(tài)；2)為傳輸調(diào)度策略解出能量采集傳輸系統(tǒng)的期望收益；3)計算系統(tǒng)狀態(tài)為(1,j)的期望收益差Δ_(1,j)；4)計算系統(tǒng)狀態(tài)為(i,1)的期望收益差Δ_(i,1)；5)對于每一個收益閾值v_th(i,j)計算相應(yīng)的期望收益差和得到最佳閾值本發(fā)明通過安排數(shù)據(jù)傳輸和管理已獲得的能量最大化了長期平均傳輸收益，保證了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳輸可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，方法尤其是涉及具有能量采集的通信系統(tǒng)以及用于能量采集型無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低存儲自適應(yīng)傳輸調(diào)度方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛部署用于物聯(lián)網(wǎng)，包括環(huán)境控制，對象跟蹤，健康監(jiān)控等。然而，這些普遍的無電纜傳感器節(jié)點通常受到由于感測和無線通信的有限能量的約束。為此，當(dāng)前已經(jīng)提出能量收集技術(shù)，作為應(yīng)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗的解決方案。具體來說，傳感器節(jié)點由環(huán)境能量供電，例如太陽能，風(fēng)能，熱電功率和射頻功率。由于數(shù)據(jù)到達和能量獲得的隨機性，為了保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳輸可靠性，系統(tǒng)管理能量供應(yīng)是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服能量采集型無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度方式存在的能量到達的間歇性的不足，為了保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳輸可靠性，本發(fā)明提供了一種適用于能量采集型無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低存儲自適應(yīng)傳輸調(diào)度方法，最大化長期平均傳輸收益，系統(tǒng)管理能量供應(yīng)，每個傳感器節(jié)點只需要有限的容量去存儲一些最佳閾值來實現(xiàn)能量管理。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種適用于能量采集型無線傳感網(wǎng)絡(luò)的低存自適應(yīng)儲傳輸調(diào)度方法，所述方法包括以下步驟：

1)在由一對發(fā)射機和接收機組成的時隙能量收集通信系統(tǒng)中。將時間間隔[t，t+1)表示為時隙t，其中t屬于正整數(shù)；假設(shè)發(fā)射機在時隙t具有的數(shù)據(jù)包個數(shù)為D_t，具有的能量包個數(shù)為E_t；在每個時隙中，允許發(fā)射機通過精確消耗一個能量包來發(fā)送最多一個數(shù)據(jù)包。假設(shè)數(shù)據(jù)緩沖器大小和能量存儲容量分別為D和E；能量收集系統(tǒng)狀態(tài)(D_t，E_t)的穩(wěn)態(tài)空間被定義為：

{(i+1，0)，(1，1)，(1，j+1)：i＝1，2，...，D，j＝1，2，...，E} (1)

其中，式中各參數(shù)定義如下：

D：數(shù)據(jù)緩沖器大小；

E：能量存儲容量；

2)為傳輸調(diào)度策略解出能量采集傳輸系統(tǒng)的期望收益，期望收益G為：

式中：

其中，各參數(shù)定義如下：

p_(i，j):發(fā)送器內(nèi)有i個數(shù)據(jù)包和j個能量包的穩(wěn)態(tài)概率；

系統(tǒng)狀態(tài)為(i，j)時，數(shù)據(jù)包傳輸平均收益；

系統(tǒng)狀態(tài)為(i，j)時，數(shù)據(jù)包的收益值大于或等于閾值的概率；

λ_d：數(shù)據(jù)包到達概率；

λ_e：能量包到達概率；

D：數(shù)據(jù)緩沖器大小；

E：能量存儲容量；