具有能量协作的网络中最优能量与数据路由

我们考虑一个具有能量协作的能量收集通信网络中的延迟最小化问题。在该网络中，节点从自然界收集能量用于数据传输，并可通过能量协作将部分收集到的能量传输给相邻节点。对于固定的数据与能量路由拓扑，我们在流与能量守恒约束下，确定最优的数据速率、发射功率和能量传输，以最小化网络延迟。我们从一个固定数据流的简化问题入手，针对每个节点单次能量收集的情况，优化每个节点的能量管理。这等同于将每个节点的可用能量分配到其出站数据链路和向相邻节点的能量传输上。对于无能量协作的情况，我们证明每个节点应向噪声更大和/或数据流更多的链路分配更多功率。此外，当存在能量协作时，我们的数值结果表明，能量从数据负载较低的节点路由到数据负载较高的节点。我们将此设定扩展到每个节点随时间多次收集能量的情况。在此情况下，我们优化每个节点在多个时隙内对其出站数据链路和向相邻节点能量传输的能量管理。对于无能量协作的情况，我们证明，对于任意给定节点，其出站链路功率之和等于单链路随时间的最优功率。最后，我们考虑整个网络的联合流控制与能量管理问题。我们确定了功率控制、能量传输和路由策略联合最优的必要条件。我们提供了一个迭代算法，用于更新数据流、能量流以及出站数据链路上的功率分配。我们展示了其收敛到一个帕累托最优工作点。