[发明专利]一种低功耗LoRa无线网络数据传输算法

权利要求书

1.一种基于低能耗流量自适应概率退避算法的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

第1步、建立节点能耗模型；

第2步、LoRa无线网络流量检测；

第3步、进行低能耗流量自适应概率退避。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第1步、建立节点能耗模型包括：

节点传输能耗包括收发电路和放大电路的能耗；节点向距离d处发射和接受m位数据的能耗分别为E_Tx(m,d)和E_Rx(m,d)，此时节点剩余能量为E_rest，则整个网络的平均剩余能量E_avr-net为：

E_Tx(m,d)＝mε_rt+mε_Ad²

E_Rx(m,d)＝mε_rt

E_rest＝E₀-E_Tx(m,d)-E_Rx(m,d)

其中，E₀为初始能量；nε_rt为收发电路耗能系数；ε_A为功率放大耗能系数；N为网络终端节点总数，i＝0,1,…,N。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第2步、LoRa无线网络流量检测包括：

LoRa网络流量大小正比于活跃节点个数n，正比于延时计数器停止计数次数；以节点通信退避计数BC和网络平均流量Avr_NT来反映网络流量的变化；这两个参数的关系如下：

其中BC_i为退避次数，i是指第i个节点，

为判断网络流量的情况，以两个阈值NT_H和NT_L，分别表示流量上限和下限；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第3步、进行低能耗流量自适应概率退避包括：

根据通信退避计数值来判断网络流量大小，其中：

初始设CW＝CW_min，选择概率为P_C

其中，CW为信道竞争窗口；

(1)若数据传输失败，则增大CW值

若BC＜NT_H，则以较大概率(1-P_C)执行式(1)，以小概率P_C执行式(2)；若NT_H≤BC＜NT_L，则以较小概率P_C执行式(1)，以较大概率(1-P_C)执行式(2)；

其中BC为退避次数；初始设的选中概率P_C较小，所以1-P_C则较大；

CW＝min(CW_old*k,CW_max) (1)

CW＝min(CW_old+1,CW_max) (2)

其中，CW_old为调节前的CW值，k为竞争窗口放大系数；

若BC≥NT_L，节点长时间未竞争到信道，则竞争窗口复位到最小值，则CW＝CW_min；

(2)若数据传输成功，则减小CW值；

若NT_H≤BC＜NT_L，则以大概率(1-P_C)执行式(4)，以小概率P_C执行式(5)；若BC≥NT_L，则以较小概率P_C执行式(4)，以较大概率(1-P_C)执行式(5)；

CW＝max(CW_old/J,CW_min) (4)

CW＝min(CW_old-1,CW_min) (5)

其中，J为竞争窗口缩小系数；

若BC＜NT_M，则信道竞争窗口直接复位为CW＝CW_min。