[发明专利]一种时限及能量约束下的分布式无线传输方法

说明书

本发明提供了一种时限及能量约束下的分布式无线传输方法，包括确定分布式马尔可夫决策过程的相关参数，确定时限及能量约束下的网络吞吐率指标，进而通过马尔可夫策略搜索方法确定ε‑最优吞吐率指标。本发明对时限及能量约束下分布式的无线传感网的吞吐率指标提出了一种优化策略，为时限及能量约束下无线传感网信道接入的有效实施提供帮助。

技术领域

本发明属于无线传感器网络通信技术领域，具体为一种时限及能量约束下的分布式无线传输方法。

背景技术

无线传感器网络在各类应用中往往需要传输非常紧迫的信息，但其传感器节点通常使用电池供电并且从自然界收集能量，从而在节点能量缺乏时不可避免地将造成传输及时性瓶颈。因此，无线传感器网络的信道接入协议设计需要考虑以下特性：数据分组严格传输时限特性及传感器节点能量收集特性。以往信道接入技术研究大多关注集中式设计，即假设每个时隙下各节点均需要把自身状态告知中央控制器，而中央控制器知晓全局状态后再将计算出的策略分发给各节点。此集中式特性造成了额外网络开销以及额外时延。此外，分布式信道接入技术研究较少，且往往仅考虑无线传感器网络各节点的能量约束，而未能综合考虑严格时限要求及能量约束。

发明内容

本发明旨在提供一种时限及能量约束下的分布式无线传输方法，以得到ε-最优网络吞吐率的指标。

实现本发明的目的的技术方案为：一种时限及能量约束下的分布式无线传输方法，具体步骤为：

步骤1、确定分布式马尔可夫决策过程的相关参数，所述相关参数包括：描述时隙t的开始时刻，网络中各节点的队首数据分组等待时间和能量水平构成的序列描述时隙t的开始时刻，网络处在状态时，各节点接入信道的接入概率的行为描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态时，网络采取行为在时隙t+1的开始时刻，网络处于状态的转移概率p_t(s_t+1|s_t,a_t)、在给定网络初始状态的概率分布η₁(s₁)及时隙t+1之前的分布式联合策略σ₁,σ₂,...,σ_t时，系统状态的概率分布η_t+1(s_t+1)以及描述在时隙t的开始时刻，当网络处于状态时，网络中成功传输的数据分组数量的期望R_t(s_t,a_t)；

步骤2、确定时限及能量约束下的时隙1至时隙T之间网络吞吐率指标；

步骤3、利用马尔可夫策略搜索方法，确定网络中时隙t至时隙T之间成功传输的数据包数量的期望v_t(η_t)。

步骤4、确定时限及能量约束下分布式传输的ε-最优吞吐率。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：通过本发明能够确定综合考虑严格时限及能量约束的分布式无线传感网的ε-最优网络吞吐率指标，即可以使传输时限内成功传输数据分组数量更多，且分布式特性避免了额外网络开销以及额外时延。因此能够为时限及能量约束下无线传感网信道接入的有效实施提供帮助。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为实施例1中数据分组到达率λ¹＝λ²＝0.3、能量到达概率最大传输时限D＝3、q₃＝1时，不同时域长度T的情况下，四种策略的网络吞吐率性能示意图。

图3为实施例1中总时隙T＝30、数据分组到达率λ¹＝λ²＝0.3、最大传输时限D＝3、q₃＝1时，不同能量到达概率的情况下，四种策略的网络吞吐率性能示意图。