一种无线纳米传感器网络低冲突速率区分多址接入方法

摘要

一种无线纳米传感器网络低冲突速率区分多址接入方法，通过接入节点与中继节点的低复杂度互动步骤以及中继节点上的简单计算来完成接入节点的接入控制。接入节点通过发送一个接入请求控制包来通知中继节点有新的数据流需要中继，并等待中继节点告知所要使用的符号速率；中继节点一但收到接入请求控制包，计算出最小化冲突概率的符号速率，并通过回复一个控制包来通知接入节点使用该符号速率来发送数据包。其中，中继节点用来计算得出最小化冲突概率的符号速率的式子（1）是本发明的核心。本发明非常适用于处理能力较低的纳米传感器节点，可以降低无线纳米传感器网络中节点发送冲突的概率。

主权项

1.一种无线纳米传感器网络低冲突速率区分多址接入方法,其特征在于：它由“接入节点操作步骤”和“中继节点操作步骤”两部分组成；其中，所述的“接入节点操作步骤”包含如下具体步骤：步骤一：给中继节点发送一个接入请求控制包来通知中继节点本节点有数据流要发往中继节点，步骤二：接收来自中继节点的回复控制包，然后从该包中读出中继节点所指定的符号速率r_opt，r_opt为一个正整数，步骤三：以r_opt×T_S为周期来发送数据包，其中T_S是物理层发送一个调制符号所消耗的时间，每个周期内只在周期一开始的T_S时间内发送一个调制符号，而后续的(r_opt-1)T_S时长内不发送任何无线信号，即保持无线电安静；所述的“中继节点操作步骤”包含如下具体步骤：步骤一：接收接入节点所发送的接入请求控制包，步骤二：如果接入节点发起的数据流是本中继节点要中继的唯一一个数据流，则设置接入节点的符号速率r_opt为区间[r_min,r_max]中的最大素数，并跳到步骤七；否则，继续执行步骤三，其中，r_min和r_max分别是根据网络时延要求等方面而预先设置好的符号速率允许最小取值和允许最大取值，步骤三：取r=r_min并设置冲突概率参数Min_P=1，记r_opt=r，步骤四：按式（1）计算接入节点被冲突的概率P(r)，$P\left(r\right)\equiv P(A_{1,n}\cup A_{2,n}\cup ...\cup A_{n-1,n})$$=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}P\left(A_{i,n}\right)-\underset{1\le i<j\le n-1}{\Sigma }P(A_{i,n}\cap A_{j,n})+\underset{1\le i<j<k\le n-1}{\Sigma }P(A_{i,n}\cap A_{j,n}\cap A_{k,n})-$$...+{(-1)}^{n-2}P(A_{1,n}\cap A_{2,n}\cap ...\cap A_{n-1,n})$$=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\frac{1}{\mathrm{LCM}(r_i,r_n)}-\underset{1\le i<j\le n-1}{\Sigma }\frac{1}{\mathrm{LCM}(r_i,r_j,r_n)}+\underset{1\le i<j<k\le n-1}{\Sigma }\frac{1}{\mathrm{LCM}(r_i,r_j,r_k,r_n)}-$$...+{(-1)}^{n-2}\frac{1}{\mathrm{LCM}(r_1,r_2,...,r_n)}---\left(1\right)$其中，n表示当前接入节点发起的数据流的序号，也就是说，中继节点当前已经在为n-1个其他接入节点提供中继服务；A_i,n表示已有的第i个数据流与接入数据流发生符号发送冲突该事件；事件之间的操作符号∪表示事件之间的或关系；事件之间的操作符号∩表示事件之间的且关系；P()表示括号内的事件发生概率；表示整数的最小公倍数，步骤五：如果P(r)<Min_P，则取Min_P＝P(r)，并记r_opt＝r，步骤六：r=r+1。如果r≤r_max,转入步骤四，步骤七：在回复控制包中设置接入节点的符号速率为r_opt，然后向接入节点发送该回复控制包，步骤八：等待接收发自接入节点的数据包。