4.2。最优停止规则优化能源效率的问题
发送节点收到数据后的最大延迟<我nline-formula>
D米米l:mi>
米米米l:mi>
,节点开始争夺渠道和观察的质量通道被成功地竞争。如果信道质量最优的能源效率标准,它会传播数据;否则,它将等待下一轮的竞争。如果发送节点携带数据继续观察到的最大延迟<我nline-formula>
D米米l:mi>
米米米l:mi>
达到最后期限时,它必须传播数据后占据通道,避免由于过度延迟数据丢弃。因此,发送节点参与渠道竞争<我nline-formula>
米米米l:mi>
=米米l:mo>
D米米l:mi>
米米米l:mi>
/米米l:mo>
T米米l:mi>
轮。如果发送节点中的数据获取渠道和分销<我nline-formula>
N米米l:mi>
th (<我nline-formula>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
N米米l:mi>
<米米l:mo>
米米米l:mi>
),它的能源效率
(5)米米l:mtext>
γ米米l:mi>
N米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
N米米l:mi>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
⋅米米l:mo>
p米米l:mi>
⋅米米l:mo>
P米米l:mi>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
⋅米米l:mo>
T米米l:mi>
。米米l:mo>
在(
5 ),<我nline-formula>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
代表了传输速率得到发送节点<我nline-formula>
N米米l:mi>
th圆;<我nline-formula>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
是实际的时间长度的数据传播在这个时刻,这是定义在(
3 );<我nline-formula>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
代表预期的竞争的能源消耗。<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
是参考发送节点的功耗和<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
·米米l:mo>
T米米l:mi>
是参考能源消耗。因为发送节点传播数据后成功的渠道竞争<我nline-formula>
米米米l:mi>
th,能源效率的<我nline-formula>
米米米l:mi>
th轮应
(6)米米l:mtext>
γ米米l:mi>
米米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
米米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
米米米l:mi>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
T米米l:mi>
。米米l:mo>
它被称为一个数据传播,指的是流程从发送节点竞争信道来赢得竞争和传播数据。事实上,一个数据分布包含一个或多个回合的渠道竞争和一个数据传播。<我nline-formula>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
被定义为通道的数量竞争轮数据传播<我nline-formula>
y米米l:mi>
th。即时间竞争时期通道中断和数据传播开始,这被称为停止时间。如果发送节点反复传播数据<我nline-formula>
Y米米l:mi>
次,相应的停止时间序列<我nline-formula>
N米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
Y米米l:mi>
。传播率序列<我nline-formula>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
Y米米l:mi>
。实际的传输时间序列长度<我nline-formula>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
Y米米l:mi>
。能源消费总量序列检测<我nline-formula>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
Y米米l:mi>
。其中,<我nline-formula>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,<我nline-formula>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,<我nline-formula>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
代表实际传输速率,传输时间长度,和总能源消耗数据的发送节点竞争信道后传播<我nline-formula>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
次<我nline-formula>
y米米l:mi>
分别th轮。基于(
5 )和(
6 ),发送节点的平均能量效率
(7)米米l:mtext>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
Y米米l:mi>
γ米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
Y米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
∑米米l:mo>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
Y米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
(8)米米l:mtext>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
/米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
/米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
≤米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
/米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
>米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
(9)米米l:mtext>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
N米米l:mi>
y米米l:mi>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
⋅米米l:mo>
T米米l:mi>
,米米l:mo>
(10)米米l:mtext>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
⋅米米l:mo>
p米米l:mi>
⋅米米l:mo>
P米米l:mi>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
n米米l:mi>
<米米l:mo>
米米米l:mi>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
p米米l:mi>
⋅米米l:mo>
P米米l:mi>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
。米米l:mo>
根据大数定律,(
7 )转化为以下:
(11)米米l:mtext>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
。米米l:mo>
在这里,<我nline-formula>
E米米l:mi>
•米米l:mo>
和<我nline-formula>
N米米l:mi>
分别代表竞争的数学期望和轮数据传播之前,这也是渠道竞争的停止时间。与数据受制于最大的传播延迟<我nline-formula>
D米米l:mi>
米米米l:mi>
,最大信道争用由的停止时间<我nline-formula>
米米米l:mi>
。停止时间信道争用的定义是<我nline-formula>
Ω米米l:mi>
=米米l:mo>
N米米l:mi>
:米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
N米米l:mi>
≤米米l:mo>
米米米l:mi>
。所以最大的问题本文的平均能量效率
(12)米米l:mtext>
马克斯米米l:mi>
N米米l:mi>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
。米米l:mo>
根据(
11 )和(
12 ),最优平均能量效率(平均价值的最大单位能源传输的数据量)
(13)米米l:mtext>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
=米米l:mo>
吃晚饭米米l:mi>
N米米l:mi>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
。米米l:mo>
此外,公式(
13 )是由一个转换方程转换为以下:
(14)米米l:mtext>
吃晚饭米米l:mi>
N米米l:mi>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
。米米l:mo>
公式(
14 )是一个平均能效最大化问题有关预期回报的最大化<我nline-formula>
E米米l:mi>
Φ米米l:mi>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
关于<我nline-formula>
χ米米l:mi>
,奖励函数<我nline-formula>
Φ米米l:mi>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
是
(15)米米l:mtext>
Φ米米l:mi>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
。米米l:mo>
因此,平均能效最大化问题(
12 )转化为一个最优停止问题。
(16)米米l:mtext>
ψ米米l:mi>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
马克斯米米l:mi>
N米米l:mi>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
E米米l:mi>
Φ米米l:mi>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
马克斯米米l:mi>
N米米l:mi>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
,米米l:mo>
的目的(
16 )是获得最佳的制动时间<我nline-formula>
N米米l:mi>
∗米米l:mo>
=米米l:mo>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
通道的竞争,以获得最优平均能量效率<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
。所以,我们有
(17)米米l:mtext>
N米米l:mi>
∗米米l:mo>
=米米l:mo>
参数米米l:mi>
吃晚饭米米l:mi>
N米米l:mi>
∈米米l:mo>
Ω米米l:mi>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
。米米l:mo>
的平均能效最大化问题公式(
17 )是一个有限的最优停止问题,遵循一个最优停止规则(见文献[
4 ])。本文解决了逆最优停止问题的归纳。和发送节点获得一个最优的传输速度阈值时停止争夺渠道和传播数据在每一个时期<我nline-formula>
T米米l:mi>
。
年代ec>
4.3。优化能源效率的最优停止规则
发送节点在每个时期参加渠道竞争<我nline-formula>
T米米l:mi>
,观察通道质量获得信道后,然后确定当前时刻是最佳的能源效率传播数据。和决定依赖于未来的期望值信道质量。停止发送节点的奖励和传播数据信道竞争<我nline-formula>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
当它成功竞争信道的时间<我nline-formula>
n米米l:mi>
。如果它放弃传播数据,发送节点将会得到奖励。
(18)米米l:mtext>
E米米l:mi>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
。米米l:mo>
在这里,<我nline-formula>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
和<我nline-formula>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
传输速度序列值的代表<我nline-formula>
R米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
。根据最优停止规则(
5 ,
12 ),如果实际的奖励<我nline-formula>
Φ米米l:mi>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
数据传播等于或大于预期的回报<我nline-formula>
E米米l:mi>
Φ米米l:mi>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
后发送传感器实现信道竞争成功<我nline-formula>
n米米l:mi>
,数据将被传播。相反,发送节点放弃使用通道和继续参加下一轮的竞争。因此,条件是发送节点传播数据获取通道后的时间<我nline-formula>
n米米l:mi>
满足
(19)米米l:mtext>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
≥米米l:mo>
E米米l:mi>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
命题1。当<我nline-formula>
N米米l:mi>
∗米米l:mo>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
最小值米米l:mi>
米米米l:mi>
>米米l:mo>
n米米l:mi>
≥米米l:mo>
1米米l:mn>
:米米l:mo>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
≥米米l:mo>
E米米l:mi>
Φ米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
和近似满足停止规则<我nline-formula>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
≥米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
,规则是最优的
(20)米米l:mtext>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
T米米l:mi>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
n米米l:mi>
<米米l:mo>
米米米l:mi>
,米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
,米米l:mo>
(21)米米l:mtext>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
⋅米米l:mo>
p米米l:mi>
⋅米米l:mo>
P米米l:mi>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
n米米l:mi>
<米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
p米米l:mi>
⋅米米l:mo>
P米米l:mi>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
(22)米米l:mtext>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
/米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
/米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
/米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
>米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
⋅米米l:mo>
τ米米l:mi>
。米米l:mo>
证明。根据(
15 ),有
(23)米米l:mtext>
E米米l:mi>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
n米米l:mi>
<米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
E米米l:mi>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
代表了预期竞争发送传感器的能源消耗<我nline-formula>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
。它的值是
(24)米米l:mtext>
E米米l:mi>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
n米米l:mi>
<米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
数据以来的最大延迟<我nline-formula>
D米米l:mi>
米米米l:mi>
,发送节点不需要考虑成功竞争到信道后的传输速度<我nline-formula>
米米米l:mi>
,即,the transmission rate threshold of<我nline-formula>
米米米l:mi>
是0。然后是
(25)米米l:mtext>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
0米米l:mn>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
定义在(
7 )。<我nline-formula>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
传输速率的累积传播函数,然后呢<我nline-formula>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
代表了最大传输速率。因此,数据的传输速率传输节点成功后传播渠道的竞争<我nline-formula>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
满足
(26)米米l:mtext>
R米米l:mi>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
≥米米l:mo>
∫米米l:mo>
0米米l:mn>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
T米米l:mi>
+米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
根据(
7 ),我们可以看到<我nline-formula>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
。
gydF4y2Ba因此,发送节点的传输速度阈值停止渠道竞争和传播数据开始<我nline-formula>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
是
(27)米米l:mtext>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
0米米l:mn>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
T米米l:mi>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
。米米l:mo>
所以有
(28)米米l:mtext>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
∣米米l:mo>
F米米l:mi>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
χ米米l:mi>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
。米米l:mo>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
定义在(
7 )。根据(
19 ),发送节点的传输速度阈值停止信道竞争,开始传播数据<我nline-formula>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
是
(29)米米l:mtext>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
χ米米l:mi>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
−米米l:mo>
χ米米l:mi>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
b米米l:mi>
我米米l:mi>
p米米l:mi>
P米米l:mi>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
T米米l:mi>
T米米l:mi>
−米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
+米米l:mo>
χ米米l:mi>
P米米l:mi>
。米米l:mo>
同样,传输速度阈值获得<我nline-formula>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
3米米l:mn>
1是<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
3米米l:mn>
χ米米l:mi>
,米米l:mo>
⋯米米l:mo>
,米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
。
gydF4y2Ba总之,传输速度阈值传输传感器的时间<我nline-formula>
n米米l:mi>
1米米l:mn>
≤米米l:mo>
n米米l:mi>
≤米米l:mo>
米米米l:mi>
被定义为(
20. )。当满足传输速率<我nline-formula>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
≥米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
,(
19 )是单调的。因此,近视的命题1的最优停止规则。
年代ec>
4.4。优化能源效率基于最优停止Theory-OEDDBOS数据传播策略
根据分段近视最优停止规则
4.3 最优停止问题,最优停止规则(
16 )是
(30)米米l:mtext>
N米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
=米米l:mo>
最小值米米l:mi>
米米米l:mi>
≥米米l:mo>
n米米l:mi>
≥米米l:mo>
1米米l:mn>
:米米l:mo>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
≥米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
。米米l:mo>
在这里,<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
是发送传感器的最优传输速度阈值<我nline-formula>
n米米l:mi>
中定义的(
20. )。接下来,我们解决最优平均能量效率<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
根据(
13 )。
gydF4y2Ba鉴于累积传播功能<我nline-formula>
F米米l:mi>
G米米l:mi>
g米米l:mi>
的随机变量<我nline-formula>
G米米l:mi>
的频道,随机变量的累积传播功能<我nline-formula>
R米米l:mi>
通道的传输速率是派生的<我nline-formula>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
。发送节点的概率成功竞争到通道<我nline-formula>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
K米米l:mi>
在时间<我nline-formula>
n米米l:mi>
。因此,发送节点传播数据的概率时间1<我nline-formula>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
/米米l:mo>
K米米l:mi>
,而数据不能传播的概率<我nline-formula>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
1米米l:mn>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
K米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
K米米l:mi>
。如果发送节点在时间1不传播数据,然后继续参与渠道竞争时间2,等等。发送节点传播数据的概率<我nline-formula>
n米米l:mi>
是
(31)米米l:mtext>
θ米米l:mi>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
∏米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
n米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
K米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
⋅米米l:mo>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
K米米l:mi>
。米米l:mo>
传输速度的预期价值和预期的时间长度发送节点的数据传播<我nline-formula>
n米米l:mi>
是
(32)米米l:mtext>
R米米l:mi>
¯米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
∫米米l:mo>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
r米米l:mi>
1米米l:mn>
−米米l:mo>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
d米米l:mi>
F米米l:mi>
R米米l:mi>
r米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
¯米米l:mo>
=米米l:mo>
E米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
R米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
R米米l:mi>
¯米米l:mo>
n米米l:mi>
≤米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
R米米l:mi>
¯米米l:mo>
n米米l:mi>
>米米l:mo>
b米米l:mi>
1米米l:mn>
τ米米l:mi>
。米米l:mo>
传输数据的期望值,预期的能源消耗,预计检测发送节点的能源消费总量从1<我nline-formula>
米米米l:mi>
是
(33)米米l:mtext>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
米米米l:mi>
R米米l:mi>
¯米米l:mo>
n米米l:mi>
t米米l:mi>
¯米米l:mo>
n米米l:mi>
θ米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
(34)米米l:mtext>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
米米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
¯米米l:mo>
n米米l:mi>
θ米米l:mi>
n米米l:mi>
(35)米米l:mtext>
E米米l:mi>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
米米米l:mi>
∑米米l:mo>
x米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
n米米l:mi>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
x米米l:mi>
+米米l:mo>
n米米l:mi>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
T米米l:mi>
⋅米米l:mo>
θ米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
E米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
x米米l:mtext>
定义在(
7 )。最后,最优平均能量效率<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
得到解决(
13 )。解决方案的过程<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
可以详细描述如下。
<我talic>
步骤1我talic>。初始化平均能量效率<我nline-formula>
χ米米l:mi>
0米米l:mn>
。
<我talic>
步骤2我talic>。计算传输速度阈值<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
χ米米l:mi>
0米米l:mn>
用公式(
20. ),让<我nline-formula>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
。
<我talic>
步骤3我talic>。如果<我nline-formula>
n米米l:mi>
≥米米l:mo>
1米米l:mn>
,然后运行步骤4;否则,运行步骤5。
<我talic>
步骤4我talic>。计算<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
0米米l:mn>
用公式(
20. ),让<我nline-formula>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
n米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
,然后返回到步骤3。
<我talic>
步骤5我talic>。计算传输数据的期望值<我nline-formula>
E米米l:mi>
R米米l:mi>
N米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
,预期的能源消耗<我nline-formula>
E米米l:mi>
P米米l:mi>
t米米l:mi>
~米米l:mo>
N米米l:mi>
,预计检测发送节点的能源消费总量(<我nline-formula>
N米米l:mi>
)<我nline-formula>
E米米l:mi>
E米米l:mi>
总米米l:mtext>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
根据公式(
33 ),(
34 )和(
35 )。计算<我nline-formula>
χ米米l:mi>
新米米l:mtext>
用公式(
13 )。如果<我nline-formula>
∣米米l:mo>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
χ米米l:mi>
新米米l:mtext>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
χ米米l:mi>
0米米l:mn>
∣米米l:mo>
>米米l:mo>
ε米米l:mi>
(一个给定的错误)<我nline-formula>
χ米米l:mi>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
χ米米l:mi>
新米米l:mtext>
回到步骤2;否则,<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
=米米l:mo>
χ米米l:mi>
新米米l:mtext>
。
<我talic>
步骤6我talic>。结束。
gydF4y2Ba因此,OEDDBOS如图的流程图
3 。
图3
OEDDBOS的流程图。
上面的算法使用牛顿迭代法来计算最优平均能量效率<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
根据给定的初始值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
0米米l:mn>
。这种迭代方法收敛到最优值平方,结果三次迭代后趋于稳定。根据最优平均能量效率<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
,一个最优的传输速度阈值<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
数据传播成功后发送传感器获得的渠道竞争<我nline-formula>
n米米l:mi>
在最优停止规则(
30. )。
gydF4y2Ba最优率阈值<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
是传播的阈值数据后发送传感器获得一个通道使用机会<我nline-formula>
n米米l:mi>
。也是速度阈值的平均值的数据传播单位能耗是最大的。该阈值控制有效地发送节点传播数据的时间。发送节点在每一轮参与渠道的竞争<我nline-formula>
T米米l:mi>
。最优停止规则策略是验证是否当前传输速度达到最优传输速度阈值<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
在赢得渠道竞争。发送节点传播数据如果当前的传输速率值大于或等于最优阈值。否则,放弃使用通道和通道下一轮的竞争仍在继续。连续发送节点执行渠道竞争和数据根据给定最优停止传播策略,提高平均每单位能源消耗的数据量和数据传输速率,从而达到能量优化效果的前提下保证传播的数据吞吐量。
年代ec>
5。实验结果和分析
本节比较了优化能源效率数据传播策略基于最优停止理论与其他数据传播策略提出了相关研究,然后分析和评估平均能量效率和每种策略的平均传输速率。的策略相比,本文包括以下三个。
(1)
节能优化分布式机会调度策略(EEODOS)。<我nline-formula>
K米米l:mi>
发送节点一旦参与渠道竞争的可能性<我nline-formula>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
K米米l:mi>
每隔一个周期<我nline-formula>
τ米米l:mi>
。竞争是成功的,当只有一个节点竞争信道。然后,节点决定立即传播数据或放弃传播和继续争夺渠道根据当前的传输速度是否大于或等于最优传输速度阈值。发送节点传播数据的持续时间<我nline-formula>
T米米l:mi>
反式米米l:mtext>
(2)
节能数据传播策略基于博弈论(EEDDBG)。<我nline-formula>
K米米l:mi>
发送节点参与渠道竞争一次每隔一段有一个最优的概率<我nline-formula>
τ米米l:mi>
。并成功的只有一个节点竞争信道的竞争。然后,节点传播数据。事实上,传播的持续时间取决于大小的数据包的传输速率和容量分布,在最优概率依赖于数量<我nline-formula>
K米米l:mi>
的节点参与竞争
(3)
随机竞争数据传播策略(随机)。<我nline-formula>
K米米l:mi>
发送节点参与渠道竞争概率<我nline-formula>
1米米l:mn>
/米米l:mo>
K米米l:mi>
每隔一个周期<我nline-formula>
τ米米l:mi>
。竞争成功当只有一个节点竞争信道。然后,剩余时间节点传播数据的当前信道占用时间的质量。数据传播的持续时间取决于数据包的传输速率和容量分布。无线信道的衰落是一个小规模的消退。及其衰落模型通常是建模为瑞利分布或Rician分布(
20. ]。在仿真中,发送节点和接收节点有相同的信道条件累积分布函数。根据渠道获得概率密度函数(
15 ),加上香农公式[(
4 ),传输速率的累积分布函数<我nline-formula>
r米米l:mi>
对最大速率<我nline-formula>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
根据瑞利和Rician分布如下:
(36)米米l:mtext>
F米米l:mi>
R米米l:mtext>
_米米l:mo>
瑞利米米l:mtext>
r米米l:mi>
=米米l:mo>
经验值米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
r米米l:mi>
/米米l:mo>
W米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
⋅米米l:mo>
N米米l:mi>
0米米l:mn>
W米米l:mi>
2米米l:mn>
/米米l:mo>
2米米l:mn>
σ米米l:mi>
2米米l:mn>
P米米l:mi>
2米米l:mn>
经验值米米l:mi>
−米米l:mo>
2米米l:mn>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
/米米l:mo>
W米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
2米米l:mn>
⋅米米l:mo>
N米米l:mi>
0米米l:mn>
W米米l:mi>
2米米l:mn>
/米米l:mo>
2米米l:mn>
σ米米l:mi>
2米米l:mn>
P米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
F米米l:mi>
R米米l:mtext>
_米米l:mo>
瑞利米米l:mtext>
r米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
一个米米l:mi>
/米米l:mo>
σ米米l:mi>
,米米l:mo>
2米米l:mn>
r米米l:mi>
/米米l:mo>
W米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
N米米l:mi>
0米米l:mn>
W米米l:mi>
/米米l:mo>
σ米米l:mi>
P米米l:mi>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
一个米米l:mi>
/米米l:mo>
σ米米l:mi>
,米米l:mo>
2米米l:mn>
R米米l:mi>
马克斯米米l:mi>
/米米l:mo>
W米米l:mi>
−米米l:mo>
1米米l:mn>
N米米l:mi>
0米米l:mn>
W米米l:mi>
/米米l:mo>
σ米米l:mi>
P米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里<我nline-formula>
σ米米l:mi>
2米米l:mn>
是信道增益方差相关的值。<我nline-formula>
W米米l:mi>
是信道带宽。<我nline-formula>
N米米l:mi>
0米米l:mn>
噪声功率谱密度。<我nline-formula>
一个米米l:mi>
是主要的峰值信号振幅。和<我nline-formula>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
•米米l:mo>
第一种是Marcum吗<我nline-formula>
问米米l:mi>
函数。每个参数的值在仿真实验显示在表中
1 。
表1
仿真实验参数值。
参数 描述价值
W米米l:mi>
带宽(赫兹) 10<年代up>7年代up>
N米米l:mi>
0米米l:mn>
噪声功率谱密度(W / Hz) 10<年代up>7年代up>
σ米米l:mi>
2米米l:mn>
通道增益偏差相关的值 1
P米米l:mi>
传动功率(W) 0.1
g米米l:mi>
渠道获得 0 ~ 4
一个米米l:mi>
主要的峰值信号振幅 1
K米米l:mi>
的数量发送传感器(年代) 5
T米米l:mi>
迪斯米米l:mtext>
基站的循环传播数据(年代) 4
问米米l:mi>
d米米l:mi>
分布式的数据量由基站在每次(kB) 144年
D米米l:mi>
米米米l:mi>
的最大延迟数据(年代) 10
T米米l:mi>
信道质量保持时间(s)
0.7米米l:mn>
×米米l:mo>
D米米l:mi>
米米米l:mi>
τ米米l:mi>
渠道竞争时期(年代)
0.001米米l:mn>
×米米l:mo>
T米米l:mi>
T米米l:mi>
反式米米l:mtext>
传输时间的长度EEODOS (s)
3米米l:mn>
×米米l:mo>
τ米米l:mi>
体育 参考功耗(W)
0.1米米l:mn>
×米米l:mo>
P米米l:mi>
根据分析部分
4 ,发送节点的传输速度阈值<我nline-formula>
R米米l:mi>
t米米l:mi>
h米米l:mi>
,米米l:mo>
n米米l:mi>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
密切相关的值等参数的数据量是传播<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
,参与竞争的节点数量<我nline-formula>
K米米l:mi>
通道持有期<我nline-formula>
T米米l:mi>
信道争用期<我nline-formula>
τ米米l:mi>
、参考功耗<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
,等等。图
4 显示最优平均能量效率之间的关系<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
和瑞利和Rician分布的参数。
图4
最优平均能量效率之间的关系<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
和参数。(一)之间的关系<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
和<我nline-formula>
K米米l:mi>
。(b)之间的关系<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
和<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
。(c)之间的关系<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
和<我nline-formula>
T米米l:mi>
。(d)之间的关系<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
和<我nline-formula>
τ米米l:mi>
。
(一)
(b)
(c)
(d)
首先,当数据分布的数量<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
很小,竞争能源消耗的比例传输节点的传输能耗大,和价值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
很小。如果该值的<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
太大,发送节点不断减少了传输速率阈值以确保数据传输的延迟,减少的价值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
。其次,随着节点数量的<我nline-formula>
K米米l:mi>
增加,传输速度阈值的值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
减少。然后,随着通道保存期<我nline-formula>
T米米l:mi>
扩展时,可用的通道的传输时间成功收购后增加。和竞争能源消耗的比例周期内的传输能耗减少,而的价值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
增加。接下来,竞争越小<我nline-formula>
τ米米l:mi>
较小的能源消费的竞争和更大的价值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
。最后,<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
连续发送节点的功耗是处于打开状态。因此,更大的价值<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
是,小的价值<我nline-formula>
χ米米l:mi>
∗米米l:mo>
是多少。
<年代ec id="sec5.1">
5.1。平均能量效率
能源效率的总量的比例是传播的数据发送节点的总能量消耗。和平均能量效率是指每个发送节点的平均能量效率,代表平均传播单位能源消耗的数据量以及数据传播效率的单位能源消耗。平均能量效率越高,数据量更大的传播实现每单位能源消耗和节约更多的能量。图
5 比较每种策略的平均能量效率时,瑞利和Rician分布有不同的参数。
图5
不同的策略的平均能量效率的比较。(一)不同数量的数据分布的平均能效<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
。(b)不同数量的发送节点的平均能量效率<我nline-formula>
K米米l:mi>
。(c)平均能量效率不同频道的持有期<我nline-formula>
T米米l:mi>
。(d)平均能量效率不同的渠道竞争时期<我nline-formula>
τ米米l:mi>
。(e)平均不同参考功率消耗的能源效率<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
。(f)的平均能量效率不同的周期分布的数据<我nline-formula>
T米米l:mi>
迪斯米米l:mtext>
。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
在图
5 OEDDBOS-1显示OEDDBOS情况下Rician分布,OEDDBOS-2是瑞利分布。和其他三个策略是相同的。从图
5 ,OEDDBOS达到最大的平均能量效率。其保存效果是最好的。OEDDBOS获得最优发送节点的传输速度阈值利用最优停止理论在每个时期<我nline-formula>
T米米l:mi>
基于分布式数据的数量<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
传感器的数量参与竞争<我nline-formula>
K米米l:mi>
通道持有期<我nline-formula>
T米米l:mi>
、渠道竞争时期<我nline-formula>
τ米米l:mi>
和参考价值的功耗<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
。这是证明,最高的平均能量效率可以达到这个阈值。基于博弈理论,EEDDBG获得发送节点的最优概率参与竞争。这种策略旨在减少能源消耗的冲突的渠道竞争。然而,它没有考虑信道质量的随机变化和平均能量效率的概率分布有关通道传输速率。随机既没有获得最优的概率参与竞争,也不选择时的传输速率信道质量状况良好。此外,其平均能源效率相对比较低。最优停止理论的基础上,EEODOS获得最优传输速度阈值。然而,最大传输延迟的数据没有考虑阈值,导致一些数据被丢弃,因为超过了期限,从而缺乏剧增的数据有更高的传输速率阈值。EEODOS还不考虑信道质量保持时间的长度。 The sending node participates in the channel competition all the time after the data transmission is completed if the transmission rate is not reaching to the threshold. And its competitive energy consumption greatly increased. Meanwhile, the time length of the data transmission is given, which will result in the data transmission rate changing during the dissemination process, affecting the average energy efficiency.
年代ec>
5.2。平均传输速率
传输速率的数据量的比例是被发送成功传播传播节点的数据量。因为数据的最大延迟的要求,超过延迟的数据将被丢弃。的平均传输速度是平均每个传输节点的传输速度。它代表的比例的数据延迟要求在网络中的传播。平均传输速率也成功的数据传播的概率。平均传输速率越大,越少的数据丢弃由于超时。图
6 显示的意思比较平均每个策略随着瑞利和遗传性Rician分布有不同的参数。
图6
均值比较平均传播能力的五个策略。
图的描述
6 具有相同的含义如图
5 。均值是指平均价值的平均传输速率当参数值在一定范围内。值范围为每个参数都是一样的,如图
5 。从图
6 ,OEDDBOS更高的平均传输速率。OEDDBOS选择信道质量的时候(也就是有好处。,the transmission rate is high) to transmit data according to the amount of data to be disseminated<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
和减少被丢弃的数据量,由于延迟。只要发送节点的数据量是传播,将参与渠道竞争和传播后获得的数据通道,从而增加了传输速率。在随机的,发送节点参与渠道竞争的时期<我nline-formula>
T米米l:mi>
。发送节点获得的渠道占据了剩余的时间<我nline-formula>
T米米l:mi>
,无论传播的数据量。这将导致一些数据被丢弃之前传输机会由于超出了延迟。平均传输速率时发送节点的数量<我nline-formula>
K米米l:mi>
变化是最小的。因为当<我nline-formula>
K米米l:mi>
增加,每个传输节点的传输机会减少,因此,传输速率降低。平均传输中值较小的数据量<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
是可变的。作为<我nline-formula>
问米米l:mi>
d米米l:mi>
不断增加,每个发送的数据量,可以传播的传感器是有限的。和一些数据丢弃由于过度延迟,导致降低传输速率。通道持有期的变化<我nline-formula>
T米米l:mi>
,竞争时期<我nline-formula>
τ米米l:mi>
功耗和参考<我nline-formula>
P米米l:mi>
0米米l:mn>
不影响均值的平均传输速率,但主要影响平均能量效率。平均传输速率很小,当数据传播<我nline-formula>
T米米l:mi>
迪斯米米l:mtext>
的变化。因为<我nline-formula>
T米米l:mi>
迪斯米米l:mtext>
不断下降,数据传播的数量继续增加,和被丢弃的数据量超出了延迟增加,因此,传输速率降低。
年代ec>
6。结论
在sensor-cloud系统中,多个传感器/水槽通常使用相同的信道同时传输数据在传输干扰范围内,将传输碰撞,导致数据传输失败。针对数据传播sensor-cloud系统降低能耗,本文主要关注的是能源消耗与时变信道质量优化问题当多个传感器使用相同的信道传播数据。传感器发送的数据有一定概率争夺渠道。传感器决定是否分配数据在信道质量节能成功后通道。我们构建的平均能效最大化问题与延迟需求分发数据。然后,这个最大化问题转移到一个最优停止问题生成最优停止规则。最后,阈值的最优传输速度在每一个时期都解决了利用最优停止理论,和数据分布的最优能源效率。仿真结果表明,本文提出的策略可以在一定程度上提高平均能量效率和交付率和加强能源优化效果和网络性能与其他策略相比。
年代ec>
数据可用性
图的数据用于支持本研究的结果包括在本文中。
年代ec>
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
年代ec>
确认
这项研究是由中国国家自然科学基金批准号。61562006和61562006下,部分下的广西自然科学基金批准号。2013 gxnsfga019006和2016 gxnsfba380181。
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