类蓝牙体域网中的能量 - 时延权衡与动态睡眠切换

无线技术开启了医疗保健的新途径，特别是生命体征及其他反映人体健康参数的远程监测。本文考虑了与此类应用相关的系统场景：智能手机作为数据收集枢纽，从多个具备无线功能的体传感器收集数据，并通过现有的标准蜂窝网络将其 relay 至医疗服务提供商主机。关键数据的时延与传感器的能量效率是相关且冲突的问题。因此，在接近最优能量 - 时延权衡曲线的某一期望点运行无线体域网至关重要。该权衡曲线是所采用物理层协议的函数：具体而言，它取决于多址接入方案以及可用的编码和调制方案。在本工作中，我们考虑了一种紧密借鉴广泛使用的蓝牙标准的协议。首先，我们计算最小能量函数，即保证网络中所有传输队列稳定所需的每符号最小总能量。随后，我们应用 Neely 发展的一般理论，制定了一种动态调度策略，以逼近当前网络的最优能量 - 时延权衡。最后，我们考察了队列动态，并提出了一种新颖的策略，该策略能自适应地在连接模式与断开（睡眠）模式之间切换。我们证明，在维持连接所需的控制"NULL"分组具有非零能量成本，且对应于 sensed 物理过程的数据到达统计具有突发性的现实情况下，所提出的策略可实现显著增益。