[發明專利]一種時限及能量約束下的分布式無線傳輸方法

有效

• 申請號: 202110617914.2
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113365311B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 楊澳欽;宮傲宇;張一晉;林艷;李駿;鄒駿
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W84/18
• 代理公司: 南京鼎傲知識產權代理事務所(普通合伙) 32327
• 代理人: 劉藹民

本發明提供了一種時限及能量約束下的分布式無線傳輸方法，包括確定分布式馬爾可夫決策過程的相關參數，確定時限及能量約束下的網絡吞吐率指標，進而通過馬爾可夫策略搜索方法確定ε?最優吞吐率指標。本發明對時限及能量約束下分布式的無線傳感網的吞吐率指標提出了一種優化策略，為時限及能量約束下無線傳感網信道接入的有效實施提供幫助。

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡通信技術領域，具體為一種時限及能量約束下的分布式無線傳輸方法。

背景技術

無線傳感器網絡在各類應用中往往需要傳輸非常緊迫的信息，但其傳感器節點通常使用電池供電并且從自然界收集能量，從而在節點能量缺乏時不可避免地將造成傳輸及時性瓶頸。因此，無線傳感器網絡的信道接入協議設計需要考慮以下特性：數據分組嚴格傳輸時限特性及傳感器節點能量收集特性。以往信道接入技術研究大多關注集中式設計，即假設每個時隙下各節點均需要把自身狀態告知中央控制器，而中央控制器知曉全局狀態后再將計算出的策略分發給各節點。此集中式特性造成了額外網絡開銷以及額外時延。此外，分布式信道接入技術研究較少，且往往僅考慮無線傳感器網絡各節點的能量約束，而未能綜合考慮嚴格時限要求及能量約束。

發明內容

本發明旨在提供一種時限及能量約束下的分布式無線傳輸方法，以得到ε-最優網絡吞吐率的指標。

實現本發明的目的的技術方案為：一種時限及能量約束下的分布式無線傳輸方法，具體步驟為：

步驟1、確定分布式馬爾可夫決策過程的相關參數，所述相關參數包括：描述時隙t的開始時刻，網絡中各節點的隊首數據分組等待時間和能量水平構成的序列描述時隙t的開始時刻，網絡處在狀態時，各節點接入信道的接入概率的行為描述在時隙t的開始時刻，當網絡處于狀態時，網絡采取行為在時隙t+1的開始時刻，網絡處于狀態的轉移概率p_t(s_t+1|s_t,a_t)、在給定網絡初始狀態的概率分布η₁(s₁)及時隙t+1之前的分布式聯合策略σ₁,σ₂,...,σ_t時，系統狀態的概率分布η_t+1(s_t+1)以及描述在時隙t的開始時刻，當網絡處于狀態時，網絡中成功傳輸的數據分組數量的期望R_t(s_t,a_t)；

步驟2、確定時限及能量約束下的時隙1至時隙T之間網絡吞吐率指標；

步驟3、利用馬爾可夫策略搜索方法，確定網絡中時隙t至時隙T之間成功傳輸的數據包數量的期望v_t(η_t)。

步驟4、確定時限及能量約束下分布式傳輸的ε-最優吞吐率。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：通過本發明能夠確定綜合考慮嚴格時限及能量約束的分布式無線傳感網的ε-最優網絡吞吐率指標，即可以使傳輸時限內成功傳輸數據分組數量更多，且分布式特性避免了額外網絡開銷以及額外時延。因此能夠為時限及能量約束下無線傳感網信道接入的有效實施提供幫助。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖。

圖2為實施例1中數據分組到達率λ¹＝λ²＝0.3、能量到達概率最大傳輸時限D＝3、q₃＝1時，不同時域長度T的情況下，四種策略的網絡吞吐率性能示意圖。

圖3為實施例1中總時隙T＝30、數據分組到達率λ¹＝λ²＝0.3、最大傳輸時限D＝3、q₃＝1時，不同能量到達概率的情況下，四種策略的網絡吞吐率性能示意圖。