传输时限约束下的能量收集无线传感器网络多址接入优化

• Published in: 物联网学报 Vol. 6; no. 3; pp. 58 - 70
• Main Authors: 杨澳钦, 宫傲宇, 房婷, 邓磊, 李强, 张一晋
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094%洛桑联邦理工学院计算机与通信科学学院,瑞士 洛桑 1015%深圳大学电子与信息工程学院,广东 深圳 518060%鹏城实验室,广东 深圳 518055 2022
• Subjects: 能量收集; 传输时限; 多址接入; 马尔可夫决策过程
• ISSN: 2096-3750
• DOI: 10.11959/j.issn.2096-3750.2022.00283

TN911; 随着能量收集无线传感器网络在环境监测、工业自动化、战场侦察等实时通信场景的广泛应用,多址接入需要同时考虑数据分组严格的传输时限特性以及传感器节点的能量收集特性.由于节点互干扰、传输紧迫性及能量储存度等因素的固有耦合,此多址接入的设计和优化相比于仅需考虑数据分组到达特性的传统多址接入具有更大挑战性.首先,设计各节点接入行为依赖于全局传输紧迫性和剩余能量的集中式接入协议;然后,考虑集中式接入具有难以承受的控制开销,设计各节点接入概率仅依赖于本地传输紧迫性和剩余能量的分布式接入协议.以最大化网络吞吐率为优化目标,使用马尔可夫决策过程对集中式接入分别进行考虑所有数据分组信息的完整建模和仅考虑队首数据分组信息的简化建模,并基于逆向归纳算法求解两种建模的最优集中式策略;最后,使用分布式马尔可夫决策过程对分布式接入协议进行简化建模,并基于马尔可夫策略搜索方法提出ε-最优分布式策略.仿真结果验证了简化建模的有效性和所提出策略相较于其他策略的性能优越性.