本發明涉及無線嵌入式網絡通信技術領域，尤其涉及的是一種無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法及其系統。

背景技術：

嵌入式系統(Embedded System)是一種以微控制單元為核心的具有特定功能的計算機系統。隨著物聯網的普及與發展，嵌入式系統被廣泛地應用于工業控制、電子商務、信息家電等領域，并且對嵌入式終端設備之間的無線通信的要求越來越高，因此，無線嵌入式網絡(Wireless Embedded Networks,WENs)的通信技術的研究是該領域研究的重要課題之一。

無線嵌入式網絡由嵌入式終端設備(Embedded Terminal Device,ETD)組成，通過無線通信的技術，終端設備通過接入由可用頻譜分解成的無線信道實現通信，無線通信對無線嵌入式網絡的正常運行起到關鍵作用。在通信過程中，嵌入式終端設備感知頻譜的可利用狀態，通過跳頻(Channel Hopping,CH)技術接入某一可接入無線信道，從而與其他接入相同信道的嵌入式終端設備進行通信，我們將嵌入式終端設備通過跳頻技術接入同一信道稱為握手。只有通過握手，嵌入式終端設備之間才能建立相應的通信鏈路，進而實現通信。因此，其中的握手方法更是重中之重，研究無線嵌入式網絡中的握手問題對提高無線嵌入式網絡的效能具有重要的現實意義。

根據網絡結構的不同，無線嵌入式網絡中的握手方法可分為集中式和分布式兩類。集中式握手方法大多需要通過一個提前配置好的中央控制器，輔以一個控制信道來實現無線通信設備之間的握手，但是，無線嵌入式網絡的動態變化的特性使得集中式握手方法難以實現。

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輔助握手，從而避免了單點故障以及在控制信道上的擁堵。然而，目前大多數對無線嵌入式網絡握手問題的研究只考慮可接入信道處于穩定狀態的情況，而實際情況是ETD的可接入信道會隨時間和地點的變化而變化，無線信道環境具有動態變化的特性，例如，由于附近設備對信道的占用所形成的干擾，使得一些原本可接入的信道變得不能使用，從而影響設備間通信。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法及其系統，旨在解決無線嵌入式網絡中分布式可接入信道動態變化影響設備間通信的問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，包括以下步驟：

步驟1、在第t個時隙內，檢測終端設備所有可接入信道形成所述終端設備可接入信道集合；

步驟2、根據所述終端設備可接入信道集合中每個信道的歷史可利用率、順序排列每個信道形成終端設備可接入信道順序排列集合；

步驟3、為所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率；

步驟4、根據接入選擇概率選擇所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道嘗試握手，直到握手成功，否則返回步驟1、且使t＝t+1。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，其中，所述的步驟1包括：

步驟11、統計無線嵌入式網絡中的可接入信道總數；

步驟12、在第t個時隙內，檢測無線嵌入式網絡中終端設備所有可接入信道、形成所述終端設備可接入信道集合,用下列公式表示：

公式(1)是一個布爾向量，表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道情況，其中，n表示無線嵌入式網絡中的可接入信道總數，t表示第t個時隙，t＝1,2,...,∞，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，表示終端設備A不能在第t個時隙內接入信道c_i；

公式(2)中表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道集合，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，其中，所述的步驟2具體包括：

步驟21、計算在第t個時隙內，第i個信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率計算公式為:

公式(3)中，其中，t'為(1，t)的整數，即表示第t'個時隙。

步驟22、形成在第t個時隙內，信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率集合

步驟23、將所述的中的信道元素，根據每個信道c_i的歷史可利用率降序或升序排列，得到終端設備A可接入信道順序排列集合即其中，信道…,c_i,c_j,c_k,…,對應的信道歷史可利用率關系為或

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，其中，所述的步驟11具體為：

若則

若則

其中，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，表示終端設備A不能在第t個時隙內接入信道c_i。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，其中，所述的步驟3具體為：

終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合按照中可接入信道對應的歷史可利用率作為權重分配概率，計算得到信道...,c_i,c_j和c_k...,的被選擇的概率分別為和且

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，其中，所述的步驟3具體為：

終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類指數分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

e^j-1 (6)；

公式(6)表示中第j個信道元素分配權重,

公式(7)表示中第j個信道元素被選擇的概率，

其中，e是歐拉數。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法，其中，所述的步驟3具體為：

終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類幾何分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

λ(1-λ)^j-1 (8)；

公式(8)表示中第j個信道元素的分配權重，其中,λ∈(0,1)為標準幾何分布的常數參數；

公式(9)表示中第j個信道元素對應的被選擇概率，

一種無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統，包括：

檢測模塊，用于在第t個時隙內，檢測終端設備所有可接入信道形成所述終端設備可接入信道集合；

排序模塊，用于根據所述終端設備可接入信道集合中每個信道的歷史可利用率、順序排列每個信道形成終端設備可接入信道順序排列集合；

選擇概率分配模塊，用于為所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率；

握手模塊，用于根據接入選擇概率選擇所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道嘗試握手，直到握手成功，否則返回檢測模塊、且使t＝t+1。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統，其中，所述的檢測模塊包括：

統計單元，用于統計無線嵌入式網絡中的可接入信道總數；

檢測單元，用于在第t個時隙內，檢測無線嵌入式網絡中終端設備所有可接入信道、形成所述終端設備可接入信道集合,用下列公式表示：

公式(1)是一個布爾向量，表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道情況，其中，n表示無線嵌入式網絡中的可接入信道總數，t表示第t個時隙，t＝1,2,...,∞，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，表示終端設備A不能在第t個時隙內接入信道c_i；

公式(2)中表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道集合，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統，其中，所述的排序模塊包括：

計算單元，用于計算在第t個時隙內，第i個信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率計算公式為:

公式(3)中，其中，t'為(1，t)的整數，即表示第t'個時隙。

信道歷史可利用率集合單元，用于形成在第t個時隙內，信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率集合

排序單元，用于將所述的中的信道元素，根據每個信道c_i的歷史可利用率降序或升序排列，得到終端設備A可接入信道順序排列集合即其中，信道…,c_i,c_j,c_k,…,對應的信道歷史可利用率關系為或

所述的選擇概率分配模塊包括：

選擇概率第一計算單元，用于終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合按照中可接入信道對應的歷史可利用率作為權重分配概率，計算得到信道...,c_i,c_j和c_k...,的被選擇的概率分別為和且

選擇概率第二計算單元，用于終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類指數分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

e^j-1 (6)；

公式(6)表示中第j個信道元素分配權重,

公式(7)表示中第j個信道元素被選擇的概率，

其中，e是歐拉數；

選擇概率第三計算單元，用于終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類幾何分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

λ(1-λ)^j-1 (8)；

公式(8)表示中第j個信道元素的分配權重，其中,λ∈(0,1)為標準幾何分布的常數參數；

公式(9)表示中第j個信道元素對應的被選擇概率，

有益效果：相較于現有技術，本發明提供的一種無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法及其系統，針對無線嵌入式網絡中無線信道環境動態變化的特性和網絡的分布式特性，提出了基于啟發式的嵌入式終端設備的分布式握手方法，所述方法利用的無線信道歷史可利用率，通過合理地為當前可利用信道分配隨機選擇概率，無線嵌入式終端設備在每一個時間片隨機選擇并且接入某一信道，在所述信道上嘗試握手，能有效地使擬通信終端設備在可接入信道動態變化的情況下實現設備間握手進而實現順暢有效通信。

附圖說明

圖1為本發明提供的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法較佳實施例流程圖

圖2為本發明提供的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統較佳實施例功能模塊圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明通過統計信道狀態，針對無線嵌入式網絡中分布式信道動態環境下的嵌入式終端設備，提出了基于啟發式算法的分布式握手方法，并通過仿真實驗對所述方法效能進行分析，以下進行詳細解釋。

請參見圖1，圖1是本發明提供的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法較佳實施例流程圖，包括步驟：

S100、在第t個時隙內，檢測終端設備所有可接入信道形成所述終端設備可接入信道集合；

用一個數學問題來描述，舉例來說，在一個無線嵌入式網絡中，假如有兩個嵌入式終端設備A和B，擬通過接入一個相同的無線信道建立通信鏈路，設可接入無線信道集合C＝{c₁,c₂,...,c_n}中，其中，表示第i個信道。不失一般性，我們假設無線信道兩兩正交(正交頻分復用技術，即Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM，是將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到在每個子信道上進行傳輸。)，我們將時間離散化稱一個個等長的時間片,用t表示第t個時間片，用Δt表示每一個時間片的長度，所述的時間長度Δt可以根據需要預先來確定，則第t個時間片即為第t個時隙內。需要說明的是，時間片，即時隙的長度,可以根據不同的實際環境需要具體設定，在此不做限定。

同時，考慮信道的動態特性，令布爾變量和分別為：在第t個時間片，信道c_i對終端設備A和B的可接入情況，例如，表示在第t個時隙內信道c_i可以被終端設備A接入。對于任意一個時間片t，終端設備A(或B)選擇當前的一個可接入信道(即跳頻操作)，嘗試握手。我們用δ表示任意用戶對從嘗試握手到握手成功所需要的最小時間，則有Δt≥δ。由無線嵌入式網絡的分布式特性可知，終端設備A和B分別只知道各自的可接入信道情況。我們稱之為成功握手，當且僅當終端設備A和B選擇相同的信道，比如同時選擇信道c_i，則終端設備A和B可以成功握手，從而實現通信。我們假設在任何時刻終端設備A和B存在至少一個相同的可接入的信道。

實施時，本步驟S100具體包括：

S110、統計無線嵌入式網絡中的可接入信道總數；

S120、在第t個時隙內，檢測無線嵌入式網絡中終端設備所有可接入信道、形成所述終端設備可接入信道集合,用下列公式表示：

公式(1)是一個布爾向量，表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道情況，其中，n表示無線嵌入式網絡中的可接入信道總數，t表示第t個時隙，t＝1,2,...,∞，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，表示終端設備A不能在第t個時隙內接入信道c_i；

公式(2)中表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道集合，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i。

具體實施時，實際應用中，無線嵌入式網絡中的可接入信道總數n取決于具體的應用系統環境，信道數目n取決于因素：1)、可以利用的頻帶范圍；2)、每個信道所分配的頻段帶寬。舉例說明，嵌入式設備在WiFi場景下，802.11b/g/n協議的頻帶是2.412Ghz～2.472Ghz，一共60Mhz，802.11a/n在中國可用的頻帶是5.745Ghz～5.825Ghz，同樣也是60Mhz。這里如果一個信道是20MHz，那么大約只有3個信道；如果一個信道分配10MHz，那么大約有6個信道，因此信道在每個系統中是固定的，只需要在具體的系統環境下進行檢測統計即可，在此不再贅述。

檢測無線嵌入式網絡中信道在第t個時隙內是否可接入，可采用現有技術判斷，在此不再贅述。

S200、根據所述終端設備可接入信道集合中每個信道的歷史可利用率、順序排列每個信道形成終端設備可接入信道順序排列集合；

基于無線嵌入式網絡的特性，本專利申請提出無線信道動態變化環境下的分布式自適應隨機握手方法，在所述握手方法下，在每個時間片伊始，即每個時隙開始，每個嵌入式終端設備首先統計n個信道的歷史可接入次數，基于各個信道的歷史可接入頻率，亦即信道的歷史開放率，為當前可接入信道分配隨機選擇的概率，最后基于所述隨機選擇概率分布隨機選擇一個信道進行握手嘗試。具體來說，所述的步驟S200包括：

S210、計算在第t個時隙內，第i個信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率計算公式為:

公式(3)中，其中，t'為(1，t)的整數，即表示第t'個時隙。

S220、形成在第t個時隙內，信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率集合

S230、將所述的中的信道元素，根據每個信道c_i的歷史可利用率降序或升序排列，得到終端設備A可接入信道順序排列集合即其中，信道…,c_i,c_j,c_k,…,對應的信道歷史可利用率關系為或

進一步的，所述的步驟S210具體為：

若則

若則

其中，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，表示終端設備A不能在第t個時隙內接入信道c_i。

實施時，優選的根據每個信道c_i的歷史可利用率降序順序排列，得到終端設備A可接入信道順序排列集合這樣，有利于在后續步驟中優先選擇握手成功幾率大的信道進行嘗試，從而也盡可能縮短任意用戶對從嘗試握手到握手成功所需要的時間，更加有利提高終端設備間通信的效率。

S300、為所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率；

比如，為所述終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率，這是本技術方案核心的步驟，正是基于此接入選擇概率的大小，進而分析確定哪個信道能使終端設備間握手成功的幾率大，從而選擇哪個信道嘗試握手，提高終端設備間握手成功信道選擇的幾率。

具體來說，所述的步驟S300為每個信道分配接入選擇概率具體有三種方案，具體實施時，可根據實際需要任意選擇其中一種，以下分別詳細論述：

方案①、終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合按照中可接入信道對應的歷史可利用率作為權重分配概率，計算得到...,c_i,c_j和c_k...,的概率分別為和且

此種接入選擇概率分配方法，是按照中信道元素對應的歷史可利用率作為權重分配概率，下面舉例說明，假如包含3個信道c_i,c_j,c_k，按照他們各自的信道歷史可利用率，可以計算得到排列以降序順序排列為例，也即我們將作為權重作線性歸一化處理，計算得到c_i,c_j和c_k的概率分別為和這實則是一種歸一化處理，因此這樣分配能保證中的元素的概率和為1，上述例子中，顯然，我們知道后續仿真試驗中，以降序順序排列為例來驗證此信道分配接入選擇概率的有效性。

方案②、終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類指數分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

e^j-1 (6)；

公式(6)表示中第j個信道元素分配權重,

公式(7)表示中第j個信道元素被選擇的概率，

其中，e是歐拉數。

需要說明的是，之所以稱之為“類指數分布”的原因，是因為中的元素個數是有限的，而通常意義下的指數分布考慮無窮大的隨機變量取值范圍。

具體來說，基于類指數分布為A的可接入信道分配隨機選擇接入的概率，先為中第j個元素(信道)分配權重e^j-1,其中，e是歐拉數；分配完權重后通過歸一化處理計算各信道的隨機選擇概率，則第j個元素對應的被選擇概率為這種方式能保證中元素的概率和等于1，進而保證選擇的信道屬于后續仿真試驗中將驗證此信道分配接入選擇概率的有效性。

方案③、終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類幾何分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

λ(1-λ)^j-1 (8)；

公式(8)表示中第j個信道元素的分配權重，其中,λ∈(0,1)為標準幾何分布的常數參數；

公式(9)表示中第j個信道元素對應的被選擇概率，

同樣，之所以稱之為“類幾何分布”的原因，是因為中的元素個數是有限的，而通常意義下的幾何分布考慮無窮大的隨機變量取值范圍。

此種接入選擇概率分配方法是基于類幾何分布為A的可接入信道分配隨機選擇接入的概率，具體來說，先為中第j個元素(信道)的分配權重λ(1-λ)^j-1,其中，λ∈(0,1)為標準幾何分布的常數參數；分配完權重后，通過歸一化處理計算各信道的隨機選擇概率，保證中元素的概率和等于1，第j個元素對應的概率為這種方式能保證中元素的概率和等于1，進而保證該方案的有效性。后續仿真試驗中將驗證此信道分配接入選擇概率的有效性。

S400、根據接入選擇概率選擇所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道嘗試握手，直到握手成功，否則返回步驟S100、且使t＝t+1。

具體實施時，比如，按照所述終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配的接入選擇概率分布按順序逐個選擇中的信道，一般情況下，按照接入選擇概率從大到小來嘗試，并在所選擇的信道上嘗試握手。如果終端設備A和終端設備B能夠同時接入同一個信道建立通信連接，則終端設備A和終端設備B握手成功，否則，如果終端設備A和終端設備B的可接入信道順序排列集合中每個信道都無法使終端設備A和終端設備B同時接入同一個信道，則沒有握手成功，表明在同一第t個時隙內，終端設備A和終端設備B沒有可接入的相同信道，則返回步驟S100，使t＝t+1進入下一個循環繼續嘗試，直到終端設備A和終端設備B嘗試握手成功建立通信連接。

為了更清楚的理解此技術方案和驗證無線嵌入式網絡握手方法的可行性和有效性，現利用MATLAB程序設計語言模擬真實無線嵌入式網絡中的握手情境，對上述技術方案進行了仿真實驗，并可以比較為每個信道分配接入選擇概率三種方法的優劣，具體過程如下：

(1).問題的數學描述：數學問題描述如上所述，在此不再贅述。需要說明的是，本仿真實驗選擇握手時間T作為一個握手方法的評價參數。這里，定義T為從終端設備A和B第一次同時嘗試握手到最終握手所需要的時間片的數量。具體地，考慮握手時間的期望值E(T)和最大值M(T)作為一個握手方法的評價指標。

(2).本發明技術方案基本描述：下面以嵌入式終端設備A為例，給出具體的算法描述：

符號描述：

n：無線嵌入式網絡中的可接入信道總數；

C：可接入無線信道集合C＝{c₁,c₂,...,c_n}中，其中，表示第i個信道；

c_i：第i個信道(這里我們給信道賦予相應的標號)；

t：第t個時間片，t＝1,2,...,∞；

一個布爾向量，表示在第t個時間片，A的可接入信道的情況；例如，表示終端設備A可以在第t個時間片接入信道c₁，則表示終端設備A不能在第t個時間片接入信道c₁。

在第t個時間片，A的可接入信道集合，

表示終端設備A在t時間片的可接入信道數，也即

在第t個時間片，終端設備A的信道可利用率，

在第t個時間片，信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率，也即

信道的歷史可利用率集合，

算法過程：

第1步：輸入n和C，初始化t＝0,

第2步：更新時間片數t＝t+1,

第3步：感知信道可接入情況，計算得到A^t；

第4步：計算這里，用一個內存變量存儲從而降低空間復雜度；

//若則

//若則

第5步：根據A^t，計算得到

第6步：將中的信道元素，根據各自的信道歷史可利用率降序排列，得到排列(這里，)；

第7步：為中的元素分配隨機選擇接入的概率，采用上述步驟S300中為每個信道分配接入選擇概率的三種方法作為三種概率分配方案；

第8步：按第7步中的概率分布按順序逐一選擇中的信道，此仿真實驗中按概率從大到小，并在所選擇的信道上嘗試握手；

第9步：如果沒有實現握手，則執行第2步；否則，結束算法。

(3).仿真實驗及結果分析：設信道總數為n，不失一般性，假設對任意t，即在任意一個時間片內，A和B的可接入信道數目相同且恒定(但可接入信道集合不一定相同)，也即信道可利用率為了模擬真實環境下無線嵌入式網絡中不同握手情境可接入信道集合動態變化的特性，我們引入信道動態變化率η這個實驗參數，從而在大量的實驗中模擬出不同實驗環境下的不同信道集合，分別驗證不同信道集合下本發明技術方案的有效性，從而驗證本發明技術方案針對實際通信中信道環境動態變化導致不同握手情境下的有效性，。

我們把每個時間片變化了的可接入信道(與上一時間片相比)比上可接入信道總數，定義為信道動態變化率η，不失一般性，我們假設η恒定。仿真實驗中，在第t個時間片(以A為例)，我們等概率地從中選擇個信道，令其在第t+1個時間片仍然可利用；同時等概率地從集合中選擇個信道，在第t-1個時間片可利用。這些選擇的信道都會出現在中。在每個時間片伊始(以第t個時間片為例)，我們比較和如果為了保證A和B有機會在該時間片握手成功，我們替換或中的某個元素(信道)使得其中，需要說明的是，的情況在現實中極少出現；再者，若那么本發明的算法將失去基本的可行前提，將不予考慮這種情形。

根據信道可利用情況，我們可以將嵌入式終端設備分為對稱和非對稱兩種情況。對于對稱的嵌入式終端設備，他們在每個時間片的信道可利用情況相同，也即對于非對稱的嵌入式終端設備而言，在同一個時間片，和可能不同。因為對稱和非對稱這兩種情況在實際場景中都有可能發生，因此仿真實驗中有必要對它們情況進行實驗和分析。

如上所述，算法表現的評價指標是握手時間的期望值E(T)和最大值M(T)。因為實驗設定和算法存在隨機性，為了得到更客觀的結果，本發明通過大量實驗，即重復每個實驗500次來計算E(T)和M(T)，驗證本發明中所提出的三種概率分配方案的有效性。

在對稱和非對稱終端設備下，測試了本發明所提出的三種概率分配方案，得到實驗結果如下表1～6所示：

表1.無線嵌入式對稱終端設備執行方案①的仿真實驗結果

表2.無線嵌入式非對稱終端設備執行方案①的仿真實驗結果

表3.無線嵌入式對稱終端設備執行方案②的仿真實驗結果

表4.無線嵌入式非對稱終端設備執行方案②的仿真實驗結果

表5.無線嵌入式對稱終端設備執行方案③的仿真實驗結果

表6.無線嵌入式非對稱終端設備執行方案③的仿真實驗結果

從實驗結果可觀察到，所有實驗都最終成功實現握手，說明本發明所提出的無線嵌入式網絡的三種概率分配方案是針對信道環境動態變化情境下的有效方法。

請參見圖2，圖2是本發明提供的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統的系統較佳實施例功能模塊圖，包括：

檢測模塊10，用于在第t個時隙內，檢測終端設備所有可接入信道形成所述終端設備可接入信道集合，具體如上述方法所述；

排序模塊20，用于根據所述終端設備可接入信道集合中每個信道的歷史可利用率、順序排列每個信道形成終端設備可接入信道順序排列集合，具體如上述方法所述；

選擇概率分配模塊30，用于為所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率，具體如上述方法所述；

握手模塊40，用于根據接入選擇概率選擇所述終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道嘗試握手，直到握手成功，否則返回檢測模塊、且使t＝t+1，具體如上述方法所述。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統，其中，所述的檢測模塊10包括：

統計單元，用于統計無線嵌入式網絡中的可接入信道總數，具體如上述方法所述；

檢測單元，用于在第t個時隙內，檢測無線嵌入式網絡中終端設備所有可接入信道、形成所述終端設備可接入信道集合,用下列公式表示：

公式(1)是一個布爾向量，表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道情況，其中，n表示無線嵌入式網絡中的可接入信道總數，t表示第t個時隙，t＝1,2,...,∞，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，表示終端設備A不能在第t個時隙內接入信道c_i；

公式(2)中表示在第t個時隙內，終端設備A的可接入信道集合，c_i表示第i個信道，表示終端設備A可以在第t個時隙內接入信道c_i，具體如上述方法所述。

所述的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手系統，其中，所述的排序模塊20包括：

計算單元，用于計算在第t個時隙內，第i個信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率計算公式為:

公式(3)中，其中，t'為(1，t)的整數，即表示第t'個時隙，具體如上述方法所述；

信道歷史可利用率集合單元，用于形成在第t個時隙內，信道c_i對于終端設備A的歷史可利用率集合具體如上述方法所述；

排序單元，用于將所述的中的信道元素，根據每個信道c_i的歷史可利用率降序或升序排列，得到終端設備A可接入信道順序排列集合即其中，信道…,c_i,c_j,c_k,…,對應的信道歷史可利用率關系為或具體如上述方法所述。

所述的選擇概率分配模塊30包括：

選擇概率第一計算單元，用于終端設備可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合按照中可接入信道對應的歷史可利用率作為權重分配概率，計算得到...,c_i,c_j和c_k...,的概率分別為和且

具體如上述方法所述；

選擇概率第二計算單元，用于終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類指數分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

e^j-1 (6)；

公式(6)表示中第j個信道元素分配權重,

公式(7)表示中第j個信道元素被選擇的概率，其中，e是歐拉數，具體如上述方法所述；

選擇概率第三計算單元，用于終端設備A可接入信道順序排列集合中的每個信道分配接入選擇概率基于類幾何分布計算方法為：設終端設備A可接入信道順序排列集合

λ(1-λ)^j-1 (8)；

公式(8)表示中第j個信道元素的分配權重，其中,λ∈(0,1)為標準幾何分布的常數參數；

公式(9)表示中第j個信道元素對應的被選擇概率，

綜上所述，本發明所提供的無線嵌入式網絡中分布式隨機握手方法及其系統，針對無線嵌入式網絡中分布式無線可接入信道動態環境下的嵌入式終端設備分布式握手自適應隨機握手方法，通過統計信道狀態，提出的基于啟發式的嵌入式終端設備的分布式握手方法，能有效地使擬通信終端設備在可接入信道動態變化的情況下實現設備間握手進而實現順暢有效通信。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關硬件(如處理器，控制器等)來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取的存儲介質中，該程序在執行時可包括如上述各方法實施例的流程。其中所述的存儲介質可為存儲器、磁碟、光盤等。

應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。