[发明专利]一种机器类通信网络短包随机接入的分布式能效优化方法

说明书

本发明公开了一种机器类通信网络短包随机接入的分布式能效优化方法，该方法包括：发射节点以q₀的初始接入概率传输数据包，并根据反馈的确认字符数目统计预设时间内的成功传输概率，得到当前成功传输概率根据当前成功传输概率估计当前接入该网络中的节点总数基于节点总数计算得到最优成功传输概率；根据最优成功传输概率计算出当前网络状况下发射节点最优的初始接入概率将最优的初始接入概率替代初始接入概率q₀；循环步骤。本发明以实现在最小生命周期约束下最优化节点能量效率。本发明作为一种机器类通信网络短包随机接入的分布式能效优化方法，可广泛应用于无线通信领域。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种机器类通信网络短包随机接入的分布式能效优化方法。

背景技术

机器类通信的一些关键任务应用例如控制信息的传输一般以短数据包形式进行。短包传输的信令开销相较于数据包承载来说更低，由于这一特征，短包传输使无授权接入竞争力更优。但是短包传输也会带来信道容量的损失和较高误码率。目前在有限码长编码体系下点对点通信的信道容量损失已经有一些精确的近似结果。

对于机器类通信网络中的节点，有限的电池能量是限制其生命周期的主要因素。那么如何在节点有限的电池能量限制下最大化成功传输的数据包数量就是提高节点能量效率的一个优化方向。去中心化的分布式的随机接入方式在发射机端没有信令开销，也无需侦听信道。从这个角度看随机接入能够一定程度地提升能量效率。但采用随机接入的方式会无法避免地导致数据包在接收机端产生碰撞导致传输失败。即便在数据包的传输过程中没有产生碰撞，在有限码长编码体系下接收机也不能保证解码完全正确。在使用随机接入方式和短包传输体系下提高节点能量效率对网络参数的调整提出了很高的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种机器类通信网络短包随机接入的分布式能效优化方法，提高节点能量效率。

本发明所采用的第一技术方案是：一种机器类通信网络短包随机接入的分布式能效优化方法，包括以下步骤：

S1、发射节点以q₀的初始接入概率向接收节点传输数据包，并根据对应接收节点反馈的确认字符数目统计预设时间内的成功传输概率，得到当前成功传输概率

S2、发射节点根据当前成功传输概率估计当前接入该网络中的节点总数

S3、发射节点基于网络中的节点总数计算在当前网络状况下满足最小生命周期约束并能够使得发送数据包最多的成功传输概率，得到最优成功传输概率；

S4、发射节点根据最优成功传输概率计算出当前网络状况下发射节点最优的初始接入概率

S5、发射节点将最优的初始接入概率替代初始接入概率q₀；

S6、每个发射节点每间隔预设时间，重复步骤S1-S5。

进一步，对于发射节点，在队列头包的传输经历了i次失败后，节点将以q_i＝q₀Q(i)的接入概率再次接入信道，发射节点可以通过一段时间内接收节点反馈的信令类型及数量统计出成功传输概率公式表示为：

其中，ACK为一段时间内发射节点统计到的确认字符数，ST为一段时间内发射节点统计到的尝试发射总次数，Q(i)为关于i的初值为1的单调非增函数。

进一步，所述发射节点根据当前成功传输概率估计当前接入该网络中的节点总数这一步骤，公式表示为：

上式中，在给定每个数据包编码的信息比特数和数据包的块长度的情况下，ε是一个常数。

进一步，发射节点在生命周期内可发送的数据包总数的表达式如下：