面向物联网设备的高效调度策略研究

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为实现物联网系统中高效率通信,设备能量消耗问题和接收处理数据中的时间延迟问题已成为一项重要研究内容。为了同时兼顾节约能耗问题与数据接收的时效性问题,设备需要制定唤醒机制以进行数据的接收和处理。传统的数据接收衡量指标一般包括数据时延、能量效率等。本文基于非连续接收和小数据接收的概念,研究面向物联网设备的高效调度策略。本文主要贡献如下:(1)对具有DRX功能的多状态设备在RRC连接状态下的能量效率分析。很多情况下,如果用户设备已经被调度且正在接收或者发送数据包,那么在较大概率下,它会在很短时间内被再次调度。基站可能无法通过一次调度机会发送缓存内部的所有数据,故需要对用户设备进行多次调度。因此,为了减少时延,物联网设备在进行数据的解码接收后,会根据数据包上标注的信息,维持一定时间的唤醒状态。相对的,物联网设备也可以根据数据包上标注的信息,直接进入睡眠状态节约能量。本文采用马尔科夫状态转移图与状态转移矩阵,对使用了该策略的物联网设备进行能量效率改进分析。(2)对具有小数据传输机制的设备在RRC非活跃状态下进行能量效率分析。当用户设备进入RRC非活跃状态时,无线连接暂停,但保持核心连接。物联网设备可以在随机访问过程中,不需要预先过渡到RRC连接状态便可以实现小数据传输,从而实现设备端更低的延迟,更低的能量消耗和更少的信号开销。本文采用分类对比方法,对添加了小数据传输机制的物联网设备进行能量效率分析。具有最优效率开启周期的系统能量效率平均提升为6.56%,最大提升为104.85%。
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