一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法及其系统，所述方法包括：步骤1、在第t个时隙内，检测终端设备所有可接入信道形成所述终端设备可接入信道集合；步骤2、根据所述终端设备可接入信道集合中每个信道的历史可利用率、顺序排列每个信道形成终端设备可接入信道顺序排列集合；步骤3、为所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率；步骤4、根据接入选择概率选择所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道尝试握手，直到握手成功，否则返回步骤1、且使t＝t+1。本发明专利技术提供的技术方案，能有效地使通信终端在无线信道动态变化环境导致可接入通道动态变化时、实现设备间握手进而实现顺畅有效通信。

Distributed random handshake method and system in Wireless Embedded Network

The invention discloses a distributed wireless embedded network random handshake method and a system thereof, the method includes: Step 1, t at the time, the detection terminal equipment all can access the channel formed by the terminal equipment can access the channel set; step 2, according to the terminal equipment can be set in each access channel the history channel utilization rate and order of each channel to form the terminal equipment access channel sequence set; step 3, the terminal equipment can access the channel order set in each channel allocation access selection probability; step 4, according to the access selection probability selection of the terminal equipment can access the channel order of each channel set in the attempt to shake hands, until the successful handshake, otherwise return to step 1, and T = t+1. The technical proposal provided by the invention can effectively make the communication terminal shake hands between the devices when the dynamic changing environment of the wireless channel leads to the dynamic change of the access channel, thereby realizing the smooth and effective communication.

【技术实现步骤摘要】
一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法及其系统
本专利技术涉及无线嵌入式网络通信
，尤其涉及的是一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法及其系统。
技术介绍
嵌入式系统(EmbeddedSystem)是一种以微控制单元为核心的具有特定功能的计算机系统。随着物联网的普及与发展，嵌入式系统被广泛地应用于工业控制、电子商务、信息家电等领域，并且对嵌入式终端设备之间的无线通信的要求越来越高，因此，无线嵌入式网络(WirelessEmbeddedNetworks,WENs)的通信技术的研究是该领域研究的重要课题之一。无线嵌入式网络由嵌入式终端设备(EmbeddedTerminalDevice,ETD)组成，通过无线通信的技术，终端设备通过接入由可用频谱分解成的无线信道实现通信，无线通信对无线嵌入式网络的正常运行起到关键作用。在通信过程中，嵌入式终端设备感知频谱的可利用状态，通过跳频(ChannelHopping,CH)技术接入某一可接入无线信道，从而与其他接入相同信道的嵌入式终端设备进行通信，我们将嵌入式终端设备通过跳频技术接入同一信道称为握手。只有通过握手，嵌入式终端设备之间才能建立相应的通信链路，进而实现通信。因此，其中的握手方法更是重中之重，研究无线嵌入式网络中的握手问题对提高无线嵌入式网络的效能具有重要的现实意义。根据网络结构的不同，无线嵌入式网络中的握手方法可分为集中式和分布式两类。集中式握手方法大多需要通过一个提前配置好的中央控制器，辅以一个控制信道来实现无线通信设备之间的握手，但是，无线嵌入式网络的动态变化的特性使得集中式握手方法难以实现。不同于集中式握手方法，分布式握手方法不采用任何中央控制器辅助握手，从而避免了单点故障以及在控制信道上的拥堵。然而，目前大多数对无线嵌入式网络握手问题的研究只考虑可接入信道处于稳定状态的情况，而实际情况是ETD的可接入信道会随时间和地点的变化而变化，无线信道环境具有动态变化的特性，例如，由于附近设备对信道的占用所形成的干扰，使得一些原本可接入的信道变得不能使用，从而影响设备间通信。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法及其系统，旨在解决无线嵌入式网络中分布式可接入信道动态变化影响设备间通信的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，包括以下步骤：步骤1、在第t个时隙内，检测终端设备所有可接入信道形成所述终端设备可接入信道集合；步骤2、根据所述终端设备可接入信道集合中每个信道的历史可利用率、顺序排列每个信道形成终端设备可接入信道顺序排列集合；步骤3、为所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率；步骤4、根据接入选择概率选择所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道尝试握手，直到握手成功，否则返回步骤1、且使t＝t+1。所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其中，所述的步骤1包括：步骤11、统计无线嵌入式网络中的可接入信道总数；步骤12、在第t个时隙内，检测无线嵌入式网络中终端设备所有可接入信道、形成所述终端设备可接入信道集合,用下列公式表示：公式(1)是一个布尔向量，表示在第t个时隙内，终端设备A的可接入信道情况，其中，n表示无线嵌入式网络中的可接入信道总数，t表示第t个时隙，t＝1,2,...,∞，ci表示第i个信道，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci，表示终端设备A不能在第t个时隙内接入信道ci；公式(2)中表示在第t个时隙内，终端设备A的可接入信道集合，ci表示第i个信道，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci。所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其中，所述的步骤2具体包括：步骤21、计算在第t个时隙内，第i个信道ci对于终端设备A的历史可利用率计算公式为:公式(3)中，其中，t'为(1，t)的整数，即表示第t'个时隙。步骤22、形成在第t个时隙内，信道ci对于终端设备A的历史可利用率集合步骤23、将所述的中的信道元素，根据每个信道ci的历史可利用率降序或升序排列，得到终端设备A可接入信道顺序排列集合即其中，信道…,ci,cj,ck,…,对应的信道历史可利用率关系为或所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其中，所述的步骤11具体为：若则若则其中，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci，表示终端设备A不能在第t个时隙内接入信道ci。所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其中，所述的步骤3具体为：终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率计算方法为：设终端设备A可接入信道顺序排列集合按照中可接入信道对应的历史可利用率作为权重分配概率，计算得到信道...,ci,cj和ck...,的被选择的概率分别为和且所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其中，所述的步骤3具体为：终端设备A可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率基于类指数分布计算方法为：设终端设备A可接入信道顺序排列集合ej-1(6)；公式(6)表示中第j个信道元素分配权重,公式(7)表示中第j个信道元素被选择的概率，其中，e是欧拉数。所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其中，所述的步骤3具体为：终端设备A可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率基于类几何分布计算方法为：设终端设备A可接入信道顺序排列集合λ(1-λ)j-1(8)；公式(8)表示中第j个信道元素的分配权重，其中,λ∈(0,1)为标准几何分布的常数参数；公式(9)表示中第j个信道元素对应的被选择概率，一种无线嵌入式网络中分布式随机握手系统，包括：检测模块，用于在第t个时隙内，检测终端设备所有可接入信道形成所述终端设备可接入信道集合；排序模块，用于根据所述终端设备可接入信道集合中每个信道的历史可利用率、顺序排列每个信道形成终端设备可接入信道顺序排列集合；选择概率分配模块，用于为所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率；握手模块，用于根据接入选择概率选择所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道尝试握手，直到握手成功，否则返回检测模块、且使t＝t+1。所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手系统，其中，所述的检测模块包括：统计单元，用于统计无线嵌入式网络中的可接入信道总数；检测单元，用于在第t个时隙内，检测无线嵌入式网络中终端设备所有可接入信道、形成所述终端设备可接入信道集合,用下列公式表示：公式(1)是一个布尔向量，表示在第t个时隙内，终端设备A的可接入信道情况，其中，n表示无线嵌入式网络中的可接入信道总数，t表示第t个时隙，t＝1,2,...,∞，ci表示第i个信道，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci，表示终端设备A不能在第t个时隙内接入信道ci；公式(2)中表示在第t个时隙内，终端设备A的可接入信道集合，ci表示第i个信道，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci。所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手系统，其中，所述的排序模块包括：计算单元，用于计算在第t个时隙内，第i个信道ci对于终端设备A的历史可利用率计算公式为:公式(3)中，其中，t'为(1，t)的整数，即表示第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在第t个时隙内，检测终端设备所有可接入信道形成所述终端设备可接入信道集合；步骤2、根据所述终端设备可接入信道集合中每个信道的历史可利用率、顺序排列每个信道形成终端设备可接入信道顺序排列集合；步骤3、为所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率；步骤4、根据接入选择概率选择所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道尝试握手，直到握手成功，否则返回步骤步骤1、且使t＝t+1。

【技术特征摘要】
1.一种无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在第t个时隙内，检测终端设备所有可接入信道形成所述终端设备可接入信道集合；步骤2、根据所述终端设备可接入信道集合中每个信道的历史可利用率、顺序排列每个信道形成终端设备可接入信道顺序排列集合；步骤3、为所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率；步骤4、根据接入选择概率选择所述终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道尝试握手，直到握手成功，否则返回步骤步骤1、且使t＝t+1。2.根据权利要求1所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，所述的步骤1包括：步骤11、统计无线嵌入式网络中的可接入信道总数；步骤12、在第t个时隙内，检测无线嵌入式网络中终端设备所有可接入信道、形成所述终端设备可接入信道集合,用下列公式表示：公式(1)是一个布尔向量，表示在第t个时隙内，终端设备A的可接入信道情况，其中，n表示无线嵌入式网络中的可接入信道总数，t表示第t个时隙，t＝1,2,...,∞，ci表示第i个信道，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci，表示终端设备A不能在第t个时隙内接入信道ci；公式(2)中表示在第t个时隙内，终端设备A的可接入信道集合，ci表示第i个信道，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci。3.根据权利要求2所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，所述的步骤2具体包括：步骤21、计算在第t个时隙内，第i个信道ci对于终端设备A的历史可利用率计算公式为:公式(3)中，其中，t'为(1，t)的整数，即表示第t'个时隙。步骤22、形成在第t个时隙内，信道ci对于终端设备A的历史可利用率集合步骤23、将所述的中的信道元素，根据每个信道ci的历史可利用率降序或升序排列，得到终端设备A可接入信道顺序排列集合即其中，信道…,ci,cj,ck,…,对应的信道历史可利用率关系为或4.根据权利要求3所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，所述的步骤11具体为：若则若则其中，表示终端设备A可以在第t个时隙内接入信道ci，表示终端设备A不能在第t个时隙内接入信道ci。5.根据权利要求3或4所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：终端设备可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率计算方法为：设终端设备A可接入信道顺序排列集合按照中可接入信道对应的历史可利用率作为权重分配概率，计算得到信道...,ci,cj和ck...,的被选择的概率分别为...,和...,且6.根据权利要求3或4所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：终端设备A可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率基于类指数分布计算方法为：设终端设备A可接入信道顺序排列集合ej-1(6)；公式(6)表示中第j个信道元素分配权重,公式(7)表示中第j个信道元素被选择的概率，其中，e是欧拉数。7.根据权利要求3或4所述的无线嵌入式网络中分布式随机握手方法，其特征在于，所述的步骤3具体为：终端设备A可接入信道顺序排列集合中的每个信道分配接入选择概率基于类几何分布计算方法为：设终端设备A可接入信道顺序排列集合λ(1-λ)j-1(8)；

【专利技术属性】
技术研发人员：任卫东，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44