【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物联网无线通信，尤其是一种基于区块链的物联设备无线接入控制方法与分簇优化策略。
技术介绍
1、无线通信技术的持续发展，使得物联网(internet of things,iot)在新兴智能领域扮演着重要的角色。物联网中的智能体设备可以在特定环境下收集环境、系统信息并生成数据上传，为系统高效、安全运转提供保障，而智能体设备可以高效接入网络是实现其网络功能的关键。由于智能体设备数据传输具有突发性强的通信特点，因此即使在网络轻载时，也可能由于密集的数据传输导致系统拥塞，这会导致难以忍受的接入时延。其次，通信系统本身包括频谱在内的资源呈现稀缺化趋势，因此在网络饱和时，为了支持更多的智能体设备接入网络，需要优化接入协议以扩展无线网络容量，这需要对系统中的无线资源进行更合理的分配。
2、而在包含大量物联设备的机器类通信(machine type communication,mtc)场景中，传统的接入方式往往采用固定、统一的接入方式，然而这对于mtc网络场景而言并不合适。mtc场景中的通信呈现数据包小、流量突发性强的特点，当网络流量偶发性增加时，往往会出现数据传输冲突急剧增加，这会导致难以忍受的时延。针对物联设备的机器类型的通信方式，有必要采用灵活的接入方式，自适应地根据网络流量的变化优化接入策略，降低数据传输冲突概率，提升无线网络容量。
3、因此在mtc场景中，有必要为网络中的物联设备提供一种能够根据流量变化自适应调整接入控制策略的接入架构。首先，根据系统记录的历史设备接入数据，精确预测当前时隙的数据包预
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提出一种在网络饱和时提升网络容量及资源利用效率的基于区块链的物联设备无线接入控制方法、装置及存储介质。
2、为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术首先提供一种基于区块链的物联设备无线接入控制方法，包括如下步骤：
4、根据当前时隙前各历史时隙的数据包历史到达率的分布，确定当前时隙数据包的预测到达率ξ1；
5、确定当前网络饱和的临界负载阈值根据预测所得到的数据包到达率ξ1与当前网络饱和的临界负载阈值对比，来判定当前网络的负载状况；
6、根据当前无线网络的负载状况，以及所述物联设备的数量以及所述参数，确定接入方式，并根据不同的接入方式确定当前时隙的接入难度指标；网络未饱和时，采取统一接入方式；网络饱和时，采用分簇接入方式。
7、当无线网络处于未饱和状态时，采取融合无线资源统一地提供无差别接入服务，以保证系统稳定性的同时尽可能降低接入时延为目标优化接入参数，其接入难度指标应设置为dth：
8、
9、其中，pm为朗博函数较小的实数解，由以下公式计算得到：
10、
11、其中，w-1为朗博函数的递减函数分支。
12、基于以上运算得出的接入难度指标dth进行物联设备的接入控制不会导致网络拥塞。因此，该基站可将该预设的接入难度指标dth作为当前时隙的接入难度指标，并根据该接入难度指标确定目标哈希值。
13、当无线网络处于饱和状态时，则将当前所有无线网络资源划分成nc簇，即为每条信道分配若干物联设备以提供分簇接入服务。第i簇分配ndi台设备，分配的设备数ndi由以下公式计算得出：
14、
15、其中，[·]表示高斯函数。若无线网络中的总设备数nd不能被信道数整除，则余下的nd-ncndi台设备则以pr的概率随机选取任意的分簇接入网络，概率pr可由下式计算得出：
16、
17、基站为每个分簇设置相同的接入难度指标dcl，其难度指标由以下公式计算得出：
18、
19、根据当前时隙前各历史时隙的数据包历史到达率的分布，确定当前时隙数据包的预测到达率ξ1步骤中，确定预测到达率时，可先构建以时隙为自变量，以数据包的到达率为因变量的回归方程。然后求出回归方程的初始回归系数，并通过进行假设性检验，重新确定该回归方程的回归系数。之后，则可利用最终得到的回归方程，预测当前时隙的数据包到达率，即确定当前时隙数据包的预测到达率ξ1。
20、判定当前网络的负载状况步骤中，确定的当前网络饱和的临界负载阈值为：
21、
22、其中，nc表示当前无线网络中所有可用的信道数量，nd表示当前无线网络中所有的物联设备数量。
23、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
24、本专利技术提出的基于区块链的物联设备无线接入控制方法，根据计算的阈值将当前网络的负载状况更为精确的分为饱和和不饱和两种状态，并根据网络负载情况优化接入策略，具体体现在两方面：
25、(1)当网络流量较小，无线网络轻载时，采用融合无线资源为物联设备提供统一的接入服务，其设定的接入参数优化策略旨在保证系统稳定性，避免网络拥塞导致系统性能急剧下降，同时，尽可能降低时延，保证接入时延在物联设备能够容忍的范围内。
26、(2)当网络流量较大，无线网络饱和时，划分网络中的无线资源和物联设备形成分簇网络，为每个簇划分相等的接入资源和物联设备保证接入公平性，分簇接入可以充分提升无线资源的利用效率，从而提高无线网络容量。
27、从上述方法中可以看出，本方法可灵活基于当前时隙数据包的预测到达率，判断当前时隙无线网络是否饱和，以针对性地灵活确定当前的接入难度指标，充分保证系统稳定性的同时，有效降低接入时延，以及提升无线网络的吞吐量。
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1.一种基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，确定当前网络饱和的临界负载阈值根据预测所得到的数据包到达率ξ1与当前网络饱和的临界负载阈值对比，来判定当前网络的负载状况步骤中，确定的当前网络饱和的临界负载阈值为：
3.根据权利要求1所述的基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，根据当前时隙前各历史时隙的数据包历史到达率的分布，确定当前时隙数据包的预测到达率ξ1步骤中，确定预测到达率时，先构建以时隙为自变量，以数据包的到达率为因变量的回归方程，通过回归方程预测当前时隙的数据包到达率ξ1。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，确定当前网络饱和的临界负载阈值根据预测所得到的数据包到达率ξ1与当前网络饱和的临界负载阈值对比，来判定当前网络的负载状况步骤中，判定当前网络的负载状况方法为：
5.一种基于区块链的物联设备无线接入控制装置，其特征在于，包括：
6.一种存储介质，其上存储有计算
...【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，确定当前网络饱和的临界负载阈值根据预测所得到的数据包到达率ξ1与当前网络饱和的临界负载阈值对比，来判定当前网络的负载状况步骤中，确定的当前网络饱和的临界负载阈值为：
3.根据权利要求1所述的基于区块链的物联设备无线接入控制方法，其特征在于，根据当前时隙前各历史时隙的数据包历史到达率的分布，确定当前时隙数据包的预测到达率ξ1步骤中，确定预测到达率时，先构建以时隙为自变量，以数据包的...
【专利技术属性】
技术研发人员：凌昕彤，乐煜炜，谢辉，王家恒，高西奇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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