CN111343216A - 物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质 - Google Patents

物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN111343216A
CN111343216A CN201811549915.2A CN201811549915A CN111343216A CN 111343216 A CN111343216 A CN 111343216A CN 201811549915 A CN201811549915 A CN 201811549915A CN 111343216 A CN111343216 A CN 111343216A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transmission
time slot
time
energy
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811549915.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111343216B (zh
Inventor
龚世民
谢雨彤
朱国普
李成明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201811549915.2A priority Critical patent/CN111343216B/zh
Publication of CN111343216A publication Critical patent/CN111343216A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111343216B publication Critical patent/CN111343216B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0473—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being transmission power
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明适用于物联网技术领域，提供了物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质，包括：用户传感节点获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息，并根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度；当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式通信。本技术方案通过合理调度主动传输子时隙和被动传输子时隙的时间长度，缩短主动传输的时间长度降低了通信能耗，同时保留一定时间长度的主动传输以保证一定的传输效率，能够使得整个物联系统以较小的能量消耗达到较高的传输效率。

Description

物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质
技术领域
本发明属于物联网技术领域，尤其涉及物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质。
背景技术
随着万物互联时代的到来，海量设备进入互联网，物联网技术因此得到了突飞猛进的发展。物联网是指通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它的突出特点是万物互联，应用场景广泛，如智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境保护等等。物联网发展有3个瓶颈问题，包括传感器的成本问题、物联网缺乏互联互通的有效机制以及传感器的能源问题，其中传感器的能源问题尤为突出。由于无线传感器的尺寸小，携带的电池小电量有限再加上很多无线传感器本身位置险要(有毒，危险)更换电池非常困难，所以如何高效利用有限的能源实现最优的系统传输性能就成了当下研究的重点。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质，以解决现有技术中不能以较小的能源消耗实现物联网设备之间的高效数据传输的问题。
本发明实施例的第一方面提供了物联网数据传输方法，包括：
用户传感节点获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息；
用户传感节点根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度；
当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
本实施例中，用户传感节点获取最优资源分配结果后，根据最优资源分配结果中的时间分配信息，确定在分配的传输时隙中主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度，且在主动传输子时隙时需要额外提供能量，在被动传输子时隙时不需要额外提供能量。本技术方案，通过合理调度主动传输子时隙和被动传输子时隙的时间长度，缩短了主动传输的时间长度降低了通信能耗，同时保留了一定时间长度的主动传输以保证一定的传输效率，能够使得整个物联系统能够以较小的能量消耗达到较高的传输效率。
进一步地，当不处于分配的传输时隙时，用户传感节点通过无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，并用于在所述主动传输子时隙进行通信时提供能量。
在本实施例中，当处于其他用户传感节点的传输时隙时，用户传感节点不进行数据传输，而是利用无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，为主动传输子时隙时提供所需要的能量。在本实施例中，通过采用主动传输和被动传输相结合，同时利用无线能量采集功能微主动传输存储能量，实现了物联网中各个用户传感节点的无源多模的数据传输方式，兼顾了整个物联系统的传输可靠性、传输效果和能耗问题，有利于使得物联系统的传输性能达到最优。
本发明实施例的第二方面提供了物联网数据传输方法，包括：
微型基站获取各个信道信息；
根据设定的微型基站总能量和微型基站与传输时隙所对应的发射功率，对各个用户传感节点所分配的传输时隙包含的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度以及微型基站能量进行进行联合优化，获得最优资源分配结果；
将所述最优资源分配结果广播给用户传感节点，用于对用户传感节点进行传输调度。
本发明实施例的第三方面提供了一种数据传输装置，包括：
信息获取模块，用于获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息；
模式转换模块，用于根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度，并根据时间分配信息在主动传输模式和被动传输模式之间切换。
数据传输模块，用于当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
本发明实施例的第四方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤或者如第二方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤或者如第二方面所述方法的步骤。
本发明实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如所述物联网数据传输方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例一提供的图片处理方法的实现流程示意图；
图2是本申请实施例二提供的图片处理方法的实现流程示意图；
图3是本申请实施例三提供的图片处理方法的具体场景示意图；
图4是本申请实施例四提供的图片处理方法的具体场景示意图；
图5是本发明实施例五提供的数据传输装置的示意图；
图6是本发明实施例六提供的数据传输装置的示意图；
图7是本发明实施例提供的终端设备的示意图；
图8是本发明实施例提供的无线物联传感网的系统结构和数据传输示意图；
图9是本发明实施例中基站的能量限制Emax改变时不同策略的吞吐量变化示意图；
图10是本发明实施例中基站的功率限制Pmax改变时不同策略的吞吐量变化示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，本发明实施例一提供的物联网数据传输方法的实现流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤S101，用户传感节点获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息，并根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度。
本实施例中所提供的物联网数据传输方法主要应用于由微型基站和多个用户传感节点构成的无线物联传感网，应用场景如智能交通、智能物流、智能家居、智能电网等。用户传感节点与用户传感节点通过无线物联传感网进行信息交互和通信。用户传感节点可以是任何具有信息采集功能的物品，用户传感节点能够通过传感器技术、射频识别技术、定位技术、视频识别技术、红外技术、激光扫描技术等方式与其他用户传感节点互联。参加图8，为本发明实施例中的无线物联传感网的系统结构和数据传输图。
在本实施例中，无线物联传感网采用时分多址方式进行传输调度。时分多址(TimeDivision Multiple Access，TDMA)是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向微型基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，微型基站可以分别在各时隙中接收到各用户传感节点的信号而不混扰。同时，微型基站发向多个用户传感节点的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各用户传感节点只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。
物联网中的传感器系统的信息传输方式包括被动传输技术和主动传输技术。被动传输技术又称反向散热技术能从无线信号中获取能量，并帮助无源设备进行通信，但是其无线能量采集效率较低。主动传输技术传输稳定性好传输效率好，但是其能耗也高。本实施例中，在用户传感节点的传输时隙内分出一部分时间采用主动传输技术，另一部分时间采用被动传输技术，将两种传输方式相结合。
本实施例提出的物联网数据传输方法旨在通过合理分配微型基站的能量和对用户传感节点所对应的传输时隙中主动传输子时隙和被动传输子时隙进行时间调度，以使得在确定微型基站总能量的前提下，使得整个无线物联传感网的网络吞吐量达到最大。可以由微型基站获取各信道信息后，通过预设的迭代优化程序对整个无线物联传感网的能量分配和时间调度进行联合优化，得到最优资源分配结果。最优资源分配结果中包含有时间分配信息，时间分配信息包含了各个用户传感节点在传输时隙内的时间分配方案。
微型基站得出最优资源分配结果后，将最优资源分配结果广播给各个用户传感节点。各个用户传感节点根据最优资源分配结果中的时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙和被动传输子时隙的时间长度。单个用户传感节点的主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度之和小于或等于单个用户传感节点的传输时隙的时间长度。
步骤S102，当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
当处于用户传感节点所分配的传输时隙时，用户传感节点首先在主动传输子时隙的时间长度内以主动传输模式与外界进行通信，当主动传输子时隙的时间长度达到后，用户传感节点切换到被动传输模式并以反向散射方式与外界进行通信。用户传感节点还可以先进行被动传输后进行主动传输。在此不进行限制。
本实施例中，用户传感节点获取最优资源分配结果后，根据最优资源分配结果中的时间分配信息，确定在分配的传输时隙的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度，且在主动传输子时隙时需要额外提供能量，在被动传输子时隙时不需要额外提供能量。本技术方案，通过合理调度主动传输子时隙和被动传输子时隙的时间长度，缩短了主动传输的时间长度降低了通信能耗，同时保留了一定时间长度的主动传输以保证一定的传输效率，能够使得整个物联系统能够以较小的能量消耗达到较高的传输效率。
参见图2，本发明实施例二提供的物联网数据传输方法的实现流程示意图，其中步骤S201、S202与步骤S101、S102相同，不同之处在于S202之后还包括步骤S203，详述如下：
步骤S203，当不处于分配的传输时隙时，用户传感节点通过无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，并用于在所述主动传输子时隙进行通信时提供能量。
在本实施例中，用户传感节点具有无线能量采集功能。当不处于用户传感节点的传输时隙时，用户传感节点不进行数据传输，而是利用无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，为主动传输子时隙时提供所需要的能量。在本实施例中，通过采用主动传输和被动传输相结合，同时利用无线能量采集功能为主动传输存储能量，实现了物联网中各个用户传感节点的无源多模的数据传输方式，兼顾整个物联系统的传输可靠性、传输效果和能耗问题，有利于使得物联系统的传输性能达到最优。
参见图3，本发明实施例三提供的物联网数据传输方法的实现流程示意图，详述如下：
步骤S301，微型基站获取各个信道信息；
微型基站根据获得的全网信道功率增益信息，通过迭代优化方法计算网络的最优资源分配结果。全网信道功率增益信息包括微型基站到用户传感节点的信道功率增益hn，用户传感节点的发射器DTx-n至另一用户传感节点的接收器DTx-n的信道功率增益gn。
步骤S302，根据设定的微型基站总能量和微型基站与传输时隙所对应的发射功率，对各个用户传感节点所分配的传输时隙包含的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度以及微型基站能量分配进行进行联合优化，获得最优资源分配结果；
微型基站获取到全网信道信息之后，根据设定的微型基站总能量Emax和微型基站的发射Pmax，对各个用户传感节点所分配的传输时隙中的主动传输子时隙的时间长度tn,1和被动传输子时隙的时间长度tn,2以及微型基站能量分配进行联合优化得到最优资源分配结果，在具体实施例中步骤S302包括以下步骤：
A.进行数学问题归纳，建立优化问题P1；
假定用户传感节点的主动传输和无线能量收集不能同时进行，也就是说用户传感节点在主动传输时所需要的能量只能来自于其他时隙时的无线能量采集。微型基站在不同用户传感节点的主被动时隙里的能量分配对于系统性能有重要的影响。记sn,i(t)为微型基站在第n个用户传感节点的第i个子时隙发射的复能量信号，因此基站对应第n个用户传感节点的第i个子时隙时的发射功率可以定义为
Figure BDA0001910375710000104
Figure BDA0001910375710000105
微型基站的能量限制和功率限制可以表述式(1)，其中Emax表示微型基站的总能量和Pmax表示微型基站在各个传输时隙的发射功率。
Figure BDA0001910375710000101
第n个用户传感节点在主动传输时的总吞吐量rn,1可以写成：
rn,1＝tn,1log(1+|gn,n|2φn,1) (2)
其中
Figure BDA0001910375710000106
表示第n个用户传感节点DTx-n在子时隙tn，1的发射功率。
用
Figure BDA0001910375710000102
表示DTx-n主动传输时消耗的总能量，因此第n个用户传感节点的主动传输时所需要的能量被其它时隙的采集的能量限制。
Figure BDA0001910375710000107
其中
Figure BDA0001910375710000103
表示除了DTx/DRx-n以外的其它所有用户对，η是能量转换效率。被动传输时，反向散射通信依赖于反射和调制由PBS发射的射频信号。DTx-n接收到的载波信号可以表示为
Figure BDA0001910375710000111
Figure BDA0001910375710000112
其中σn表示天线端的复高斯噪声。DRx-n接收到的信号可以表示为
Figure BDA0001910375710000113
其中vn是噪声信号。
第n个用户传感节点在被动传输的吞吐量rn,2可以表示为：
rn,2＝tn,2log(1+|Γn|2|gn,n|2|hn|2pn,2) (4)
其中，Γn表示表示DTX-n端的反射系数,其为一个复数，有大小也有相位。通过联合优化微型基站的能量分配策略p和用户的主被动传输时间t，使整体的性能达到最优，得到以下非凸问题：
Figure BDA0001910375710000118
为了求解这个非凸问题，引入辅助变量
Figure BDA0001910375710000114
问题转化为凸问题P1：
Figure BDA0001910375710000115
s.t.en,1≤Pmaxtn,1,and en,2≤Pmaxtn,2 (6b)
zn,1≤αnq-nand zn,2≤βnen,2 (6c)
Figure BDA0001910375710000119
tn,1+tn,2≤1,n∈{1,2,…,N} (6e)
其中
Figure BDA0001910375710000116
Figure BDA0001910375710000117
此问题可以由凸优化的方法解出来，为了减少计算量降低通信损耗，提出了有效简洁的算法。
B.根据设定的微型基站总能量Emax和微型基站的与各个传输时隙对应的发射功率Pmax，判断Emax与N*Pmax的大小，其中N*Pmax表示微型基站以设定的发射功率在一个传输周期内的发射复能量之和。
C.对于Emax≥N*Pmax的情形，给定能量分配，最佳的时间分配可以由下式求出：
Figure BDA0001910375710000121
其中W(·)是LambertW(·)函数。总的吞吐量的计算变成：
Figure BDA0001910375710000124
其中
Figure BDA0001910375710000122
最后根据(7)式求出的最佳时间分配，根据(8)式求出的总吞吐量，然后根据(7)式求出的最佳时间分配tn,1和tn,2计算能量分配en,1＝Pn,1max和en,2＝Pn,2max，并根据最佳时间分配、总吞吐量和能量分配结果生成的最优资源分配结果。
D.对于Emax≤N*Pmax的情形，把问题(6)分解成两个子问题，分别是微型基站的能量分配和用户传感节点的时间调度。两个子问题都可以求出闭式解或者半闭式解，可以通过迭代使性能收敛到最优。
给定能量分配，最佳的时间分配可以由下式给出：
Figure BDA0001910375710000123
当βnen,2/(αnq-n+βnen,2)≈pn,2/Pmax时，为了避免进入局部极值点，可以通过下式求最佳的时间分配。
tn,2＝tn,2+λ(1-tn,2),and tn,1＝1-tn,2 (16)
其中λ∈(0,1)是一个常数，表示步进。
给定时间分配，优先分配被动传输子时隙的时间长度。微型基站在第n个用户传感节点的主动传输子时隙的能量分配en,1和被动传输子时隙的能量分配en,2可以由下式求出：
en,1＝max(0,en-Pmaxtn,2),and en,2＝min(Pmaxtn,2,en). (13)
此时计算整个系统的吞吐量可以通过下式给出：
Figure BDA0001910375710000131
E：根据(15)式判断吞吐量是否收敛，若收敛，则根据(16)式求出的最佳时间分配、(13)式求出的能量分配和(15)式求出的总吞吐量生成的最优资源分配结果，若不收敛，则返回步骤D。
步骤S303，将所述最优资源分配结果广播给用户传感节点，用于对用户传感节点进行传输调度。
基站计算得出最优资源分配结果后广播给用户传感节点，用户传感节点根据最优资源分配结果中的是最优时间分配来进行主动传输子时隙和被动传输子时隙的时间长度的调度。
图9为能量限制Emax改变时不同策略的吞吐量变化，图10为功率限制Pmax改变时不同策略的吞吐量变化。
图9中第一条图线表示最优的传输性能，是通过MATLAB里的cvx计算工具得到的，作为比较的基准。第二条图线表示本发明提出的迭代算法的性能表现，可以看出，非常接近最优曲线。第三条曲线表示平均分配时间和能量但是有主被动传输切换时的性能表现，第四条曲线表示整个时隙全部采用被动传输时的系统性能，第五条曲线是全部使用被动传输时的性能曲线。
其中关于第三条曲线平均分配时间和能量的算法来说，
Figure BDA0001910375710000132
Figure BDA0001910375710000133
可以通过(6)式求出平均分配算法下的吞吐量。观察到在能量不足时，所有的曲线总吞吐量都在随着总能量限制增大时增大；在能量充足时，吞吐量不再随着总能量限制的增大而增大，此时信道容量成为吞吐量提升的瓶颈。可以明显观察到平均分配能量混合传输的性能要比都是主动传输或者都是被动传输要好，这说明了主被动切换的优势。此外，在能量不足时，被动传输的性能优于主动传输，也说明了被动传输是更加节能的。
图10是微型基站的功率限制Pmax变化时，不同传输方式表现出的性能变化。观察图9可以得到类似的结论。
因此通过验证可知通过本实施例提出的迭代优化方法能够使得基站的能量和系统吞吐量达到最佳的效果。
参见图4，本发明实施例四提供的物联网数据传输方法的实现流程示意图，其中步骤S401至S403与步骤S301至303相同，不同之处在于，S403之后还包括：
步骤S404，微型基站根据所述能量分配结果，在各个子时隙内发射对应的复能量信号。
在实施例中，微型基站根据最优资源优化结果中的能量分配结果来确定在各个子时隙时需要发射的负能量信号，以为各个用户传感节点提供无线能量采集的能量来源。需要说明的是，能量分配结果表明了微型基站在各个子时隙时需要发射的能量。
应理解，在上述实施例中，各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图5是本发明第五实施例提供的数据传输装置的示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该数据传输装置5可以是内置于手机、平板电脑、笔记本等终端设备内的软件单元、硬件单元或者软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到所述手机、平板电脑、笔记本等终端设备中。
所述数据传输装置5包括：
信息获取模块，用于获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息；
模式转换模块，用于根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度，并根据时间分配信息在主动传输模式和被动传输模式之间切换；
数据传输模块，用于当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
可选的，所述数据传输装置5还包括：
无限能量采集模块，当不处于分配的传输时隙时，用户传感节点通过无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，并用于在所述主动传输子时隙进行通信时提供能量。
图6是本发明第六实施例提供的数据传输装置的示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
该数据传输装置6可以基站，特别是微型基站，或者其他具有处理功能的服务器。
所述数据传输装置6包括：
信息采集模块，用于获取各个信道信息；
优化结果生成模块，根据设定的微型基站总能量和微型基站与传输时隙所对应的发射功率，对各个用户传感节点所分配的传输时隙包含的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度以及微型基站能量分配进行进行联合优化，获得最优资源分配结果；
结果传输模块，用于将所述最优资源分配结果广播给用户传感节点，用于对用户传感节点进行传输调度。
进一步地，所述数据传输装置6还包括：
能量分配模块，用于根据所述能量分配结果，在各个子时隙内发射对应的复能量信号。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
图7是本发明第五实施例提供的终端设备的示意图。如图7所示，该实施例的终端设备7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72，例如数据传输程序。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个数据传输方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S103。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块51至53的功能。
所述终端设备7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端设备7的示例，并不构成对终端设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器71可以是所述终端设备7的内部存储单元，例如终端设备7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端设备7的外部存储设备，例如所述终端设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其它程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
具体可以如下，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中的存储器中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入终端设备中的计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上计算机程序，所述一个或者一个以上计算机程序被一个或者一个以上的处理器执行时实现所述数据传输方法的以下步骤：
获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息，并根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度；
当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
进一步地，当不处于分配的传输时隙时，用户传感节点通过无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，并用于在所述主动传输子时隙进行通信时提供能量。
或者，所述计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上计算机程序，所述一个或者一个以上计算机程序被一个或者一个以上的处理器执行时实现所述数据传输方法的以下步骤：
获取各个信道信息；
根据设定的微型基站总能量和微型基站与传输时隙所对应的发射功率，对各个用户传感节点所分配的传输时隙包含的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度以及微型基站能量分配进行进行联合优化，获得最优资源分配结果；
将所述最优资源分配结果广播给用户传感节点，用于对用户传感节点进行传输调度。
进一步地，根据所述能量分配结果，在各个子时隙内发射对应的复能量信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网数据传输方法，其特征在于，包括：
用户传感节点获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息，并根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度；
当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
2.如权利要求1所述的物联网数据传输方法，其特征在于，用户传感节点根据所述时间分配信息确定分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度之后，还包括：
当不处于分配的传输时隙时，用户传感节点通过无线能量采集功能吸收微型基站发射的能量，并用于在所述主动传输子时隙进行通信时提供能量。
3.如权利要求1所述的物联网数据传输方法，其特征在于，所述微型基站和多个所述用户传感节点构成无线物联传感网，所述无线物联传感网采用时分多址方式进行传输调度，每个所述用户传感节点对应分配有传输时隙，且每个用户传感节点的传输时隙分为主动传输子时隙和被动传输子时隙。
4.一种物联网数据传输方法，其特征在于，包括：
微型基站获取各个信道信息；
根据设定的微型基站总能量和微型基站与传输时隙所对应的发射功率，对各个用户传感节点所分配的传输时隙包含的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度以及微型基站能量分配进行联合优化，获得最优资源分配结果；
将所述最优资源分配结果广播给用户传感节点，用于对用户传感节点进行传输调度。
5.如权利要求4所述的物联网数据传输方法，其特征在于，所述最优资源分配结果还能量分配结果，所述将所述最优资源分配结果广播给用户传感节点，用于对用户传感节点进行传输调度之后，包括：
微型基站根据所述能量分配结果，在各个子时隙内发射对应的复能量信号。
6.如权利要求4所述的物联网数据传输方法，其特征在于，所述根据设定的微型基站总能量和微型基站与传输时隙所对应的发射功率，对各个用户传感节点所分配的传输时隙包含的主动传输子时隙与被动传输子时隙的时间长度以及微型基站能量进行联合优化，获得最优资源分配结果，包括：
A.以最大化网络吞吐量为目标，建立如下优化问题P1：
P1：
Figure FDA0001910375700000021
s.t.en,1≤Pmaxtn,1,and en,2≤Pmaxtn,2
zn,1≤αnq-nand zn,2≤βnen,2
Figure FDA0001910375700000022
tn,1+tn,2≤1,n∈{1,2,…,N}
其中
Figure FDA0001910375700000023
zn,1为第n个用户传感节点的第i个子时隙传输时消耗的总能量，hn为微型基站到用户传感节点的信道功率增益，gn为用户传感节点的发射器DTx-n至另一用户传感节点的接收器DRx-n的信道功率增益，en,1为基站在第n个用户传感节点的主动传输子时隙时发射的能量，en,2为基站在第n个用户传感节点的被动传输子时隙时发射的能量；
B.根据设定的微型基站总能量Emax和微型基站的与各个传输时隙对应的发射功率Pmax，判断Emax与N*Pmax的大小；
C：当Emax≥N*Pmax时，给定能量分配，根据(7)式求出最佳时间分配,根据(8)式计算总吞吐量，并根据得到最佳时间分配、能量分配和总吞吐量生成的最优资源分配结果：
Figure FDA0001910375700000031
Figure FDA0001910375700000032
且en,1＝Pmaxtn,1，en,2＝Pmaxtn,2。
7.如权利要求所述的物联网数据传输方法，其特征在于，所述根据设定的微型基站总能量Emax和微型基站的与各个传输时隙对应的最大发射功率Pmax，判断Emax与NPmax的大小之后，还包括：
D:当Emax≦NPmax时，给定能量分配，根据(11)式或者(16)式计算最佳时间分配，将各个用户传感节点的信号接收吞吐量增益降序排列，根据(13)式为各个用户传感节点进行能量分配，并根据(15)式计算总吞吐量；
Figure FDA0001910375700000033
tn,2＝tn,2+λ(1-tn,2),and tn,1＝1-tn,2 (16)
en,1＝max(0,en-Pmaxtn,2),and en,2＝min(Pmaxtn,2,en). (13)
Figure FDA0001910375700000034
E：根据(15)式判断吞吐量是否收敛，若收敛，则根据最佳时间分配、能量分配和总吞吐量生成的最优资源分配结果，若不收敛，则返回步骤D。
8.一种数据传输装置，其特征在于，所述数据传输装置包括：
信息获取模块，用于获取最优资源分配结果，所述最优资源分配结果包括时间分配信息；
模式转换模块，用于根据所述时间分配信息确定对应分配的传输时隙中主动传输子时隙的时间长度和被动传输子时隙的时间长度，并根据时间分配信息在主动传输模式和被动传输模式之间切换；
数据传输模块，用于当处于分配的传输时隙时，用户传感节点在所述主动传输子时隙内以主动传输模式与另一用户传感节点进行通信，并在所述被动传输子时隙内以被动传输模式与另一用户传感节点进行通信。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤或者权利要求4至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤或者权利要求4至7中任一项所述方法的步骤。
CN201811549915.2A 2018-12-18 2018-12-18 物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质 Active CN111343216B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811549915.2A CN111343216B (zh) 2018-12-18 2018-12-18 物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811549915.2A CN111343216B (zh) 2018-12-18 2018-12-18 物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111343216A true CN111343216A (zh) 2020-06-26
CN111343216B CN111343216B (zh) 2022-09-20

Family

ID=71186763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811549915.2A Active CN111343216B (zh) 2018-12-18 2018-12-18 物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111343216B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023222076A1 (zh) * 2022-05-20 2023-11-23 维沃移动通信有限公司 非连续传输方法、装置、终端及网络侧设备
WO2024040402A1 (zh) * 2022-08-22 2024-02-29 Oppo广东移动通信有限公司 无线通信的方法和设备
WO2024078492A1 (zh) * 2022-10-13 2024-04-18 维沃移动通信有限公司 通信状态配置方法、用户设备ue以及网络侧设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080188230A1 (en) * 2007-02-07 2008-08-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for allocating radio resource in wireless sensor network
CN105828442A (zh) * 2016-04-26 2016-08-03 南通大学 一种协作中继认知无线网络时隙分配方法
CN106304288A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 辛建芳 无线传感网非实时数据传输的网关功率分配方法
CN107820317A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 中国科学院沈阳自动化研究所 一种认知无线传感网的能量收集与功率控制方法
CN108964751A (zh) * 2018-07-30 2018-12-07 太原理工大学 一种利用环境rf无线充电的通信设备间的通信方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080188230A1 (en) * 2007-02-07 2008-08-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for allocating radio resource in wireless sensor network
CN105828442A (zh) * 2016-04-26 2016-08-03 南通大学 一种协作中继认知无线网络时隙分配方法
CN106304288A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 辛建芳 无线传感网非实时数据传输的网关功率分配方法
CN107820317A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 中国科学院沈阳自动化研究所 一种认知无线传感网的能量收集与功率控制方法
CN108964751A (zh) * 2018-07-30 2018-12-07 太原理工大学 一种利用环境rf无线充电的通信设备间的通信方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIN LYU: "《Throughput maximization in backscatter assisted wireless powered communication networks with battery constraint》", 《2017 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON WIRELESS COMMUNICATIONS AND SIGNAL PROCESSING (WCSP)》 *
BIN LYU: "《Wireless Powered Communication Networks Assisted by Backscatter Communication》", 《IEEE ACCESS》 *
DINH THAI HOANG: "《The Tradeoff Analysis in RF-Powered Backscatter Cognitive Radio Networks》", 《2016 IEEE GLOBAL COMMUNICATIONS CONFERENCE (GLOBECOM)》 *
JIACHEN LI: "《Robust Radio Mode Selection in Wirelessly Powered Communications with Uncertain Channel Information》", 《 GLOBECOM 2017 - 2017 IEEE GLOBAL COMMUNICATIONS CONFERENCE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023222076A1 (zh) * 2022-05-20 2023-11-23 维沃移动通信有限公司 非连续传输方法、装置、终端及网络侧设备
WO2024040402A1 (zh) * 2022-08-22 2024-02-29 Oppo广东移动通信有限公司 无线通信的方法和设备
WO2024078492A1 (zh) * 2022-10-13 2024-04-18 维沃移动通信有限公司 通信状态配置方法、用户设备ue以及网络侧设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN111343216B (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alsharif et al. Energy harvesting techniques for wireless sensor networks/radio-frequency identification: A review
CN111343216B (zh) 物联网数据传输方法、装置、终端设备及可读存储介质
Dagher et al. A theory for maximizing the lifetime of sensor networks
Deng et al. Optimal dynamic framed slotted ALOHA based anti-collision algorithm for RFID systems
CN108135004B (zh) 基于波束成型和时间分配的充电网络能效优化方法及系统
Li et al. Learning-based pricing for privacy-preserving job offloading in mobile edge computing
Wang et al. Energy consumption minimization with throughput heterogeneity in wireless-powered body area networks
Huang et al. Deep Reinforcement Learning for Performance‐Aware Adaptive Resource Allocation in Mobile Edge Computing
Duan et al. Resource allocation optimisation for delay‐sensitive traffic in energy harvesting cloud radio access network
Li et al. A trade-off task-offloading scheme in multi-user multi-task mobile edge computing
CN109151946B (zh) 基于能量收集的协作中继传输方法、系统及多天线发送端
CN112543499A (zh) 无人机辅助无线携能通信物联网的资源分配方法及装置
Kim et al. Energy adaptive MAC for wireless sensor networks with RF energy transfer: Algorithm, analysis, and implementation
Kochhar et al. MLMAC-HEAP: A multi-layer MAC protocol for wireless sensor networks powered by ambient energy harvesting
CN114143864B (zh) 通信方法及装置
CN112383386B (zh) 数据传输方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质
Zhang et al. Energy harvesting aided multiuser transmission in spectrum sharing networks
Soh et al. Link scheduling in rechargeable wireless sensor networks with harvesting time and battery capacity constraints
Yousaf et al. A unified approach of energy and data cooperation in energy harvesting WSNs
Chen et al. EECDN: Energy-efficient cooperative DNN edge inference in wireless sensor networks
Zhang et al. A joint offloading and energy cooperation scheme for edge computing networks
Li et al. Spatiotemporal compression‐transmission strategies for energy‐harvesting wireless sensor networks
CN113382428A (zh) 无线供能物联网全双工基站关联与缓存联合分配方法
CN113207150A (zh) 一种基于背向散射通信的主被动混合卸载方法和装置
Kim et al. Link capacity-energy aware WDC for network lifetime maximization

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant