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Timely Data Delivery for Energy-Harvesting IoT Devices

Chinese Journal of Electronics 2022年第2期31卷 322-336页

作者： LU Wenwei GONG Siliang ZHU Yihua School of Computer Science and Technology Zhejiang University of Technology College of Mathematics and Computer Science Zhejiang A&F University

The devices in the Internet of things(Io T) gain capability of sustainable operation when they harvest energy from ambient sources. Fluctuation in the harvested energy may cause the energy-harvesting IoT devices to suffer from frequent energy shortage, which may bring in intolerable packet delay or packet discarding. It is important to design a low-delay packet delivery scheme that adapts to variation in the harvested *** this paper, we present the timely data delivery(TDD)scheme for the IoT devices. Using Markov chain, we develop a probability model for the TDD scheme, which leads to the expected number of packets delivered in an operation cycle, the expected numbers of packets waiting in the data buffer in an operation cycle and an energy-harvesting cycle, and the expected packet delay. Additionally, we formulate the optimization problem that minimizes the packet delay in the TDD scheme, and the solution to the optimization problem yields the optimal parameters for the IoT devices to determine when to harvest energy and when to deliver data under the TDD *** simulation results show that the proposed TDD scheme outperforms the existing schemes in terms of packet delay.

关键词： operation cycle harvested energy probability model low-delay packet delivery scheme energy-harvesting cycle Internet of Things Markov processes probability expected packet delay Markov chain frequent energy shortage energy-harvesting IoT devices optimisation timely data delivery scheme intolerable packet delay packet discarding TDD scheme energy harvesting delays Internet of things telecommunication power management

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