接近节点1，因此有可能在节点1发生的关键事件也会在节点2 处发生，SG因为节点1处的关键事件而做出这种判断，预期到节点2处可能有关键事件，节点 2的占空比也应当变成具有感测间隔TD的高感测模式。
[0214] 在一段时间之后，SG可以对事件严重程度进行信任更新。在过去一段时间而没有 检测到另一关键事件时，SG指出现在严重程度低，节点1应当进入具有长感测间隔TD的低感 测模式。此时，SG还指出节点2应当也进入低感测模式。尽管图7示出了节点2与节点1同时返 回到低感测模式，但应当认识到，可能不是这种情况，在节点2上没有关键事件的情况下，节 点2可以在节点1之前返回低感测模式。
[0215] 重要的是要指出，因为节点3在地理上远离节点1和2,考虑到节点1上的关键事件， GW不会决定节点3必须要变成高感测模式。
[0216]图8示出了对应于图7的酬民控制操作的酬民控制框架70。框架70基于导出的最优 睡眠占空比参数，假设每个节点都维持其睡眠和唤醒模式。此外，对于事件检测的越来越大 的时间概率，相邻节点异步地遵循这一参数。
[0217]图8示出了两级睡眠控制框架，其中SG使用观测到的感测数据和感测历史72导出 其对事件严重程度的信任，并更新传感器节点的感测占空比。有两个过滤器用于对占空比 进行最终判决。一个是如上所述且如图6所示，基于信任更新系统的事件严重程度74的定 义，另一个是感测范围的定义，该感测范围允许受到所感测到的现象影响的网络部分进行 睡眠占空比调节，而网络其余部分保持不变。两个过滤器都是应用依赖的（application-dependent)。根据这两个过滤器的结果，传感器节点的占空比被要求处于低感测模式78或 高感测模式82中。
[0218] 在图7的框架中，在存储单元中存储网络的感测历史72。基于来自传感器节点的感 测历史和观测，可以由接入网络节点或接入网络进行对感测事件严重程度的信任更新74。 可以根据图6中所示并如上所述的算法进行这种信任更新74。基于信任更新74,可以确定76 针对特定感测节点的感测事件的严重程度。可以确定事件严重程度为指示传感器节点应当 处于高感测模式中的关键事件，或者可以确定其为指示传感器节点应当处于低感测模式中 的正常事件。在高感测模式中，感测节点可以比在低感测模式中更频繁地进行其感测操作。
[0219] 在图7中，如果确定事件严重程度为正常，而不是严重，框架指示感测节点处于低 感测模式78中。如果确定事件严重程度为严重，框架然后进行基于范围的过滤，其中判断是 否应当基于网络的覆盖范围改变占空比。例如，如果确定网络中的感测事件为关键，但这一 感测事件发生于远离相关特定感测节点的感测节点处，可以不将特定感测节点的占空比更 新到高感测模式82,可以使其保留在低感测模式78中。相反，如果确定网络中的感测事件为 关键，并且这一感测事件发生于距相关特定感测节点在地理上和网络级上都接近的感测节 点处，可以将特定感测节点的占空比从低感测模式78更新到高感测模式82。
[0220] 由于不必要节点唤醒，这种位置测绘过滤器80进一步使得能量消耗最小化。对于 感测范围的定义，可以构建虚拟覆盖地图，其定义给定应用和任何相关检测的单个或多个 目标的情况下，每个节点的受影响区域。
[0221] 图8中的两个过滤器是应用依赖的，可以针对具有新标准的细粒度多级睡眠控制 进行扩展。
[0222] 执行交互式资源管理技术
[0223] 图9示出了一系列观测到的事件对后验信任更新的效果。进行一组数值模拟以论 证所提出的贝叶斯博弈模型。目标是分析博弈公式和博弈玩家之间的均衡策略。在这种分 析中，α,βΙ,Κ,Ρ'、C STT、CST、Cs、a。和β。参数的默认值分别是0·9、0·01、1、1、5、0·9、0·025、 0.00U0.9和0.01。它们被根据通信规范配置。例如，成本参数CSTT、CST和Cs的比值基于 Chipcon AS(RTM)的CC2420无线电收发器芯片。符号(α，β)和(α〇，β。)取决于信道条件、传感 器部件等，并用于不同目的。在用于博弈交互的偿付函数中使用a和β，而在信任更新过程中 使用a。和β。来估计观测误差。奖励W和惩罚Ρ'是虚拟参数，用于对玩家的行为建模。在评估 时，我们调谐被研究的参数，以分析玩家j的后验信任更新。
[0224] 通常，信任更新系统快速并准确地获取网络的改变，并产生对其做出的响应(信任 更新）。在这种博弈配置中，对关键事件的响应比对正常事件的响应更快。通过调谐博弈参 数，信任更新的结果能够改变。
[0225] 上述动态管理方法允许对改变的网络进行睡眠占空比的动态管理。它将动态管理 与网络层、物理层和应用层集成，利用跨层优化模型和交互式睡眠管理的组合显著延长了 电池寿命。
[0226] 可以将本发明实现在其他特定设备和/或方法中。所述实施例在所有方面中都被 视为仅仅例示性而非限制性的。具体而言，本发明的范围由所附权利要求而非这里说明书 和附图指明。在权利要求等价描述含义和范围之内的所有改变都涵盖在其范围之内。
【主权项】
1. 一种包括接入网络节点和多个资源受限节点的通信系统，所述接入网络节点包括： 控制单元，所述控制单元可操作以 基于网络观测和所述网络观测的历史概况，针对所述多个资源受限节点中的资源受限 节点估计对网络条件的信任； 在所述接入网络节点中动态更新对所述资源受限节点的信任； 确定所述网络条件中所述更新的信任的严重程度指示需要所述资源受限节点的睡眠 占空比的改变； 确定所述多个资源受限节点之内的所述若干资源受限节点之间的相关性指示需要所 述资源受限节点的睡眠占空比的改变；以及 更新所述资源受限节点的睡眠占空比以优化所述若干资源受限节点中消耗的总能量， 同时达到特定的检测阈值。2. 根据权利要求1所述的通信系统，其中，在所述网络条件中所述更新的信任的严重程 度以及所述若干资源受限节点之间的相关性指示需要所述资源受限节点睡眠占空比的改 变时，所述控制单元可操作以更新所述资源受限节点的睡眠占空比以优化所述资源受限节 点中消耗的总能量，同时达到特定检测阈值。3. 根据权利要求1或2所述的通信系统，其中，在所述控制单元确定网络条件中所述更 新的信任的严重程度指示需要所述资源受限节点睡眠占空比的改变以优化所述资源受限 节点中消耗的总能量，同时达到特定检测阈值，并且所述若干资源受限节点之间的相关性 没有指示需要所述资源受限节点的睡眠占空比的改变时，不对所述资源受限节点的睡眠占 空比进行更新。4. 根据任何前述权利要求所述的通信系统，其中，在所述控制单元确定网络条件中所 述更新的信任的严重程度指示关键事件时，减小所述资源受限节点的睡眠占空比以触发所 述资源受限节点更频繁地从睡眠模式切换到活动模式。5. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，在所述控制单元确定网络条件中所 述更新的信任的严重程度指示事件严重程度低时，增大所述资源受限节点的睡眠占空比以 触发所述资源受限节点以较低频率从睡眠模式切换到活动模式。6. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，所述多个资源受限节点之内的若干 资源受限节点之间的相关性基于若干本地节点之间的拓扑关系、若干资源受限节点之间的 应用相关性、它们的无线信道之间的统计相关性或其组合。7. 根据权利要求6所述的通信系统，其中，所述若干本地节点之间的拓扑关系包括所述 资源受限节点与所述多个资源受限节点的若干其他节点的物理邻近，以及所述资源受限节 点与所述多个资源受限节点的若干其他节点的通信邻近。8. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，所述若干本地节点之间的相关性度 量是过滤器，所述过滤器确保所述通信网络可能受到所述网络条件影响的部分的睡眠占空 比被更新，同时所述通信网络中不大可能受到所述网络条件影响的部分的睡眠占空比保持 不变。9. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，在所述通信网络初始化时，所述资源 节点的睡眠占空比是优化的睡眠占空比，所述睡眠管理方法在所述通信网络工作的同时动 态更新若干受影响节点的睡眠占空比，以确保所述睡眠占空比是优化的。10. 根据权利要求1到8的任一项所述的通信系统，其中，在所述通信网络初始化时，所 述睡眠管理方法为所述睡眠占空比参数确定任意起始值并在所述通信网络工作的同时动 态更新所述睡眠占空比，以确保所述睡眠占空比是优化的。11. 根据任一前述权利要求所述的通信系统，其中，利用针对不同策略对具有博弈理论 偿付功能的多级贝叶斯方法估计对所述网络条件的信任更新。12. 根据权利要求11所述的通信系统，其中，利用贝叶斯纳什均衡分析结合贝叶斯规则 和一组网络观测，估计对所述网络条件的信任更新。13. -种包括多个资源受限节点的通信网络中的接入网络节点，所述接入网络节点包 括： 控制单元，所述控制单元可操作以 基于网络观测和所述网络观测的历史概况，针对所述多个资源受限节点的资源受限节 点估计对网络条件的信任； 在所述接入网络节点中动态更新对所述资源受限节点的信任； 确定所述网络条件中所述更新的信任的严重程度指示需要所述资源受限节点的睡眠 占空比的改变； 确定所述多个资源受限节点之内的所述若干资源受限节点之间的相关性指示需要所 述资源受限节点的睡眠占空比的改变；以及 更新所述资源受限节点的睡眠占空比以优化所述若干资源受限节点中消耗的总能量， 同时达到特定的检测阈值。14. 一种优化包括多个资源受限节点和接入网络节点的通信网络中消耗的能量的方 法，所述方法包括： 基于网络观测和所述网络观测的历史概况，针对所述多个资源受限节点的资源受限节 点估计对网络条件的信任； 在所述接入网络节点中动态更新对所述资源受限节点的信任； 确定所述网络条件中所述更新的信任的严重程度指示需要所述资源受限节点的睡眠 占空比的改变； 确定所述多个资源受限节点之内的所述若干资源受限节点之间的相关性指示需要所 述资源受限节点的睡眠占空比的改变；以及 更新所述资源受限节点的睡眠占空比以优化所述若干资源受限节点中消耗的总能量， 同时达到特定的检测阈值。15. -种可以在计算机上执行时执行根据权利要求14所述的方法的计算机程序产品。
【专利摘要】提供了一种包括接入网络节点和多个资源受限节点的通信系统。该接入网络节点包括：控制单元，所述控制单元可用于基于网络观测和所述网络观测的历史概况，针对所述多个资源受限节点的资源受限节点估计对网络条件的信任；在所述接入网络节点中动态更新对所述资源受限节点的信任；确定所述网络条件中所述更新的信任的严重程度指示需要所述资源受限节点的睡眠占空比的改变；确定所述多个资源受限节点之内所述若干资源受限节点之间的相关性指示需要所述资源受限节点的睡眠占空比的改变；以及更新所述资源受限节点的睡眠占空比以优化所述若干资源受限节点中消耗的总能量，同时达到特定的检测阈值。
【IPC分类】H04W52/02
【公开号】CN105684524
【申请号】
【发明人】C-K·林, V·文卡特斯瓦兰
【申请人】阿尔卡特朗讯公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年9月26日