In this paper, we analyze a Cognitive Radio-based Internet-of-Things (CR-IoT) network comprising a Primary Network Provider (PNP) and an IoT operator. The PNP uses its licensed spectrum to serve its users. The IoT operator identifies the white-space in the licensed band at regular intervals and opportunistically exploits them to serve the IoT nodes under its coverage. IoT nodes are battery-operated devices that require periodical energy replenishment. We employ the Microwave Power Transfer (MPT) technique for its superior energy transfer efficiency over long-distance. The white-space detection process is not always perfect and the IoT operator may jeopardize the PNP's transmissions due to misdetection. To reduce the possibility of such interferences, some of the spectrum holes must remain unutilized, even when the IoT nodes have data to transmit. The IoT operator needs to decide what percentage of the white-space to keep unutilized and how to judiciously use the rest for data transmission and energy-replenishment to maintain an optimal balance between the average interference inflicted on PNP's users and the Quality-of-Service (QoS) experienced by IoT nodes. Due to the periodic nature of the spectrum-sensing process, Discrete Time Markov Chain (DTMC) method can realistically model this framework. In literature, activities of the PNP and IoT operator are assumed to be mutually exclusive, for ease of analysis. Our model incorporates possible overlaps between these activities, making the analysis more realistic. Using our model, the sustainability region of the CR-IoT network can be obtained. The accuracy of our analysis is demonstrated via extensive simulation.


翻译:在本文中,我们分析了由初级网络提供者(PNP)和一个IoT操作员组成的基于无线电的网络专用网络网络。 PNP使用其特许频谱为其用户服务。 IoT操作员定期确定特许频带中的白空空间,并有机会利用这些白空空间为其覆盖的IoT节点服务。 IoT 节点是电池操作设备,需要定期补充能源。我们使用微波电源传输(MPT)技术来提高长距离的能源传输效率。白空间探测程序并不总是完美,IoT操作员可能因误差而危及PNP的传输。为了减少这种干扰的可能性,有些光频空洞必须保持未干状态,即使IoT节点有数据可以传输。 IoT 操作员需要决定白空空间的模型的多少比例,以及如何明智地利用数据传输和能源更新的剩余部分来保持数据传输和能源传输效率。 白空空间探测过程的模型在使用PNPT 质量平均干涉过程与常规分析中, 。

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