[发明专利]一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法

说明书

本发明公开了一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法，属于通信技术领域。本发明通过监测环境电磁强度信息，并利用环境电磁取能模型，得到基于环境电磁取能的物端节点获取一定能量所需时间的概率分布情况。此外，通过设置显著性水平，获取置信区间，即下一条信息到达时刻的估计时间序列，并对所有节点的下一条信息到达时刻的置信区间进行有效合并，有效解决此类网络中接入网关需要实时监听信息的问题，以及由此带来的高功耗问题。本发明针对环境电磁取能物联网中接入网关的高功耗问题，通过引入环境电磁取能模型，预估物端节点信息到达时刻，合理调整接入网关工作/休眠模式切换，降低接入网关功耗，进而降低整网功耗。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是指一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法。

背景技术

伴随着5G技术的发展，物联网得到广泛应用。然而，对于采用电池供能的物端节点来说，其供能周期和工作频率是一对无法解决的矛盾，而采用人工更换方式对于海量存在的物端节点并不可行，因此，低功耗物联网技术的需求愈发急切。目前，采用环境取能技术成为了科研和产业相关人员密切关注的技术，如太阳能、风能、电磁能等。其中电磁能不受环境、季节和时间影响，广泛存在于电视、移动通信、WiFi等周围环境中。

目前，在环境电磁取能物联网领域，普遍使用星状网络架构，即多个物端节点和一个接入网关。其中，物端节点采用环境电磁取能，而接入网关采用有源方式。虽然物端节点采用环境电磁取能，远远地降低了功耗，然而由于接入网关采用实时监听的状态，其耗能依然是一个难以解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法，该方法通过合理安排接入网关工作模式和休眠模式的切换，实现面向环境电磁取能的物联网的超低功耗运行。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向环境电磁取能的物联网超低功耗运行方法，用于由1个接入网关和N个物端节点组成的物联网，N个物端节点记为NS＝{ns₁,ns₂,...,ns_N}，包括以下步骤：

1)物端节点采用环境电磁能量补给自身能量，每隔一段时间当收集到足够一次信息发射的能量时，启动一次信息发送，此时接入网关收到物端节点发来的信息，在处理信息的同时，记录下对应节点信息到达的时刻，N个物端节点信息到达的时刻记为TS＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}；同时，接入网关在非信息接收时段，测量环境电磁强度信息(μ，σ²)，其中μ为电磁强度均值，σ为电磁强度标准差；

2)根据最新的TS＝{ts₁,ts₂,...,ts_N}和(μ，σ²)信息，利用环境电磁取能模型以及物端节点发送信息所需的最低能量E_min，推算出节点ns_i下一条信息的到达时刻的概率分布情况，设置显著性水平α，并得到对应置信区间

3)根据步骤2)得到的各个节点的下一条信息的到达时刻的置信区间，对各个区间进行合并，获得接入网关唤醒时刻序列，记为

4)根据步骤3)获得的接入网关唤醒时刻序列，按照该时间顺序对接入网关进行控制，一旦进入该时间序列，则将接入网关从休眠状态转入工作状态，在收到信息后更新对应节点的信息到达时刻，接入网关在工作状态下的非信息到达时间中测量环境电磁强度信息并更新(μ，σ²)，若当前时刻不在唤醒时刻序列中，则将接入网关设置为休眠状态，直到当前时刻返回步骤2)。

进一步的，步骤1)的具体方式为：

1.1)接入网关开机并处于工作模式，实时监听是否有物端节点发送信息；