This paper introduces a dual-mode communication framework for wireless devices that integrates query-driven (pull) and event-driven (push) transmissions within a unified time-frame structure. Devices typically respond to information requests in pull mode, but if an anomaly is detected, they preempt the regular response to report the critical condition. Additionally, push-based communication is used to proactively send critical data without waiting for a request. This adaptive approach ensures timely, context-aware, and efficient data delivery across different network conditions. To achieve high energy efficiency, we incorporate a wake-up radio mechanism and we design a tailored medium access control (MAC) protocol that supports data traffic belonging to the different communication classes. A comprehensive system-level analysis is conducted, accounting for the wake-up control operation and evaluating three key performance metrics: the success probability of anomaly reports (push traffic), the success probability of query responses (pull traffic) and the total energy consumption. Numerical results characterize the system's behavior and highlight the inherent trade-off between push and pull success probabilities as a function of allocated communication resources. Our analysis demonstrates that the proposed approach achieves up to a 42% reduction in energy consumption per served packet compared to traditional approaches, while maintaining reliable support for both communication paradigms.


翻译:本文提出一种面向无线设备的双模通信框架,该框架将查询驱动(拉取)与事件驱动(推送)传输统一整合在时隙结构中。设备通常在拉取模式下响应信息请求,但一旦检测到异常,将抢占常规响应以报告关键状态。此外,推送通信机制用于主动发送关键数据而无需等待请求。这种自适应方法能确保在不同网络条件下实现及时、情境感知且高效的数据传输。为达到高能效,我们引入唤醒无线电机制,并设计定制化的媒体访问控制协议,以支持分属不同通信类别的数据流量。通过全面系统级分析,本研究不仅考虑了唤醒控制操作,还评估了三个关键性能指标:异常报告成功率(推送流量)、查询响应成功率(拉取流量)及总能耗。数值结果揭示了系统行为特征,并凸显了分配通信资源时推送与拉取成功率之间的固有权衡。分析表明,与传统方法相比,所提方案在维持两类通信范式可靠支持的同时,每服务数据包能耗可降低高达42%。

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