本发明涉及一种能量捕获传感器节点吞吐量之和最大化的采样方法，该方法适用于能量捕获无线传感器网络。
背景技术：
随着技术的发展，具有捕获环境能量功能的能量捕获传感器网络将逐渐替代传统用电池供电的传感器网络。在该类新型网络中，节点可以在工作的同时从自然界吸收能量(如射频能、太阳能、振动能等)，从而克服了传统传感器节点存在的能源约束问题。但是节点从环境中捕获能量的功率极其有限，节点的工作(如数据采样、数据运算、数据发送等)受到能量的约束，同时，本发明考虑各个节点以时分复用的方式进行数据发送，以降低成本(如采样频分复用则对各个节点的发射器有较高要求，不方便大量生产使用)，因此各个节点还受到可用发送时长该维度上的约束(如果同时发送将发生数据发送冲突)。如何在满足以上两个约束条件的前提下使得网络带权重的吞吐量最大化成为一个重要的研究问题。
以前以网络吞吐量为性能指标的相关研究主要考虑节点发送功率的选取，比如加大节点的发送功率以增大节点的吞吐量、选择信道增益较好的时间段分配较多的功率以求更大的发送吞吐量等。这些研究考虑节点采样次数固定的场景，并没有去优化节点的采样次数。
技术实现要素：
为了克服现有的能量捕获无线传感器网络中无法优化网络节点采样次数、无法最大化带权重的吞度量的不足，本发明提供一种优化网络节点采样次数、最大化带权重的总吞度量的采样方法。
为了解决上述技术问题本发明采用如下的技术方案：
一种能量捕获传感器节点吞吐量之和最大化的采样方法，所述的采样方法包括以下步骤：
步骤一：对于所部署的n个能量捕获传感器节点按1,2,…,n进行随机标号，在一个给定的系统周期t内，将节点i的采样次数ni设置为各自的最低采样次数
步骤二：根据公式(2)计算各个能量捕获传感器节点单位时间内带权重的吞吐量σi
σi←αiri,i＝1,2,…,n(2)
其中，αi表示节点i的优先级权重，ri表示节点i的物理层数据发送速率；
步骤三：将能量捕获传感器节点根据其σi的数值由大到小重新排序,并对排序后的节点按1,2,…,n进行重新标号；
步骤四：根据公式(3)计算节点i的采样次数ni的上限值
其中，pi为节点i的能量捕获速率，pc为节点内部电路电子元件的基
本功耗，
步骤五：设置i＝1；
步骤六：根据公式(4)计算节点i的采样次数ni的另一个上限值
其中，{1,2,…,n}/{i}表示除i之外的节点序号集合；
步骤七：令i←i+1，如果i≤n则跳到步骤六，否则跳到步骤八；
步骤八：将节点i的采样次数
本发明的有益效果为：本发明确定满足节点能量约束和数据发送时长两个维度约束的节点最优采样次数，从而实现节点带权重的吞吐量之和最大化。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明。
一种能量捕获传感器节点吞吐量之和最大化的采样方法，所述的采样方法包括以下步骤：
步骤一：对于所部署的n个能量捕获传感器节点按1,2,…,n进行随机标号，在一个给定的系统周期t内，将节点i的采样次数ni设置为各自的最低采样次数
步骤二：根据公式(7)计算各个能量捕获传感器节点单位时间内带权重的吞吐量σi
σi←αiri,i＝1,2,…,n(2)
其中，αi表示节点i的优先级权重，ri表示节点i的物理层数据发送速率；
步骤三：将能量捕获传感器节点根据其σi的数值由大到小重新排序,并对排序后的节点按1,2,…,n进行重新标号；
步骤四：根据公式(8)计算节点i的采样次数ni的上限值
其中，pi为节点i的能量捕获速率，pc为节点内部电路电子元件的基
本功耗，
步骤五：设置i＝1；
步骤六：根据公式(9)计算节点i的采样次数ni的另一个上限值
其中，{1,2,…,n}/{i}表示除i之外的节点序号集合；
步骤七：令i←i+1，如果i≤n则跳到步骤六，否则跳到步骤八；
步骤八：将节点i的采样次数
针对能量捕获无线传感器网络来说明本发明的具体实施方案。网络中有一个汇聚节点、多个能量捕获传感器节点，节点捕获环境能量并利用捕获的能量来向汇聚节点发送所感知到的数据。
在一个系统周期t内，在所有节点的采样次数ni不低于其最低需求值
由于网络采用时分复用接入机制，节点不能同时发送，因此网络系统的每个单位发送时间只能分配给某个节点使用，因此一个系统周期t内所有节点的总数据发送时长不能超过t，节点采样次数还要受到式子(4)的约束。
最终，节点i的采样次数
本发明最终找出的采样方案是：(a)对于t足够大(即公式(3)能量约束一定满足)的特殊情况，给每个节点分配其捕获能量所能支持的最高采样次数；(b)对于一般情况，给前k个节点分配其捕获能量所能支持的最高采样次数，而第k+1个节点的采样次数设置是刚好最大化使用一个系统周期的时间资源t(即如果该节点采样次数再增加一次的话，则n个节点所需的总发送时长超出t)，而后面的节点采样次数都为其需要的最小采样次数