[发明专利]一种适用于能量采集型无线传感网络的线性传输调度方法

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，尤其是涉及具有能量采集的通信系统以及用于能量采集传感器节点的基于阈值的传输调度方法。

背景技术

随着无线通信技术的广泛发展，无线通信技术已经渗入到人类生活的方方面面。当前，无线传感器网络已经广泛部署用于物联网，包括环境控制，对象跟踪，健康监控等。然而，这些普遍的无电缆传感器节点通常受到由于感测和无线通信的有限能量的约束。为此，当前已经提出能量收集(EH)技术，作为应对无线传感器网络中的能量消耗的解决方案。具体来说，传感器节点由环境能量供电，例如太阳能，风能，热电功率和射频功率。由于能量到达的间歇性，为了保证无线传感器网络中的传输可靠性，系统管理能量供应是很有必要的。

发明内容

为了克服能量采集型无线传感网络传输调度方式存在的能量到达的间歇性的不足，为了保证无线传感器网络中的传输可靠性，本发明提供了一种能量采集型无线传感网络的线性传输调度方法，最大化长期平均传输收益，系统管理能量供应。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种适用于能量采集型无线传感网络的线性传输调度方法，所述方法，包括以下步骤：

1)在由一对发射机和接收机组成的时隙能量收集通信系统中，将时间间隔[t,t+1)表示为时隙t，其中t属于正整数，假设发射机在时隙t具有的数据包个数为D_t，具有的能量包个数为E_t，在每个时隙中，允许发射机通过精确消耗一个能量包来发送最多一个数据包，假设数据缓冲器大小和能量存储容量分别为D和E，能量收集系统状态(D_t,E_t)的稳态空间被定义为：

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

其中，式中各参数定义如下：

D：数据缓冲器大小；

E：能量存储容量；

2)定义作为收益值v_l和相应的索引之间的函数映射，假设在数据缓冲器中存在i个数据包，则在其具有不小于v_th(i,1)的收益值的缓冲器中存在数据包的概率是如果允许分组传输，则其收益值必须大于或等于具有期望的传送收益值的v_th(i,1)，当数据系统中存在i个数据包时，传输过程的条件期望收益如下：

其中，式中各参数定义如下：

v_th(i,1)：系统状态为(i,1)时的收益值；

收益值v_l和相应的索引之间的函数映射；

期望传输收益值；

缓冲器中存在数据包的概率；

3)与步骤2)类似，当能量系统中存在j个能量包时的传输过程的条件期望收益如下：

其中，式中各参数定义如下：

v_th(1,j)：系统状态为(1,j)时的收益值；

收益值v_l和相应的索引之间的函数映射；

期望传输收益值；

缓冲器中存在数据包的概率；

E：能量存储容量；

λ_d：数据包到达概率；

λ_e：能量包到达概率；

4)为了最大化在数据存储情况下预期收益，当系统中存在i个数据包时总是以最大条件预期收益G_i(v_th(i,1))发送的传输策略，最佳阈值的计算过程为：

步骤4.1：系统状态为(i,1)，i初始化为1，最大值为D+1，D为数据缓冲器大小；v_l为收益值，l初始化为1，L为收益值集合的大小；

步骤4.2：当i小于或等于D+1时，同时l不等于L，则计算条件预期收益G_i(v_l)和G_i(v_l+1)的值，如果l等于L，则最佳阈值为v_L；

步骤4.3：如果条件预期收益G_i(v_l)的值大于或等于G_i(v_l+1)的值，则最佳阈值为v_l,同时i加1，否则将l加1；

步骤4.4：再次回到步骤3.2，完成一次循环，如果i依然小于或等于D+1则继续循环，直到i大于D+1时结束循环，输出最佳阈值