[发明专利]信息广播的帧长优化方法

权利要求书

1.一种信息广播的帧长优化方法，其特征在于，包括：

确定中心节点与其他节点之间的信息广播成功概率；所述中心节点与其他节点之间的信息广播成功概率μ，通过中心节点的信息发送概率和信息冲突概率确定，具体采用以下公式进行计算：

其中，为所述信息冲突概率，p_tx为所述信息发送概率，

其中，W_min为竞争窗口的最小值，ρ为网络中的节点密度，r为中心节点的最大通信距离；

使用所述信息广播成功概率，建立与帧长有关的广播信息年龄平均值函数；广播信息年龄平均值，指当前时刻和多个之前广播成功的信息的生成时间之差的平均值；

进行所述广播信息年龄平均值函数计算，获取所述广播信息年龄平均值最小时的特定帧长，适用所述特定帧长。

2.根据权利要求1所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述广播信息年龄平均值函数为：

其中，为广播信息年龄平均值，X为信息到达间隔时间，T为中心节点的系统时间，Y是信息离开间隔时间，E为数学期望，E(XT)＝E(X(S+W))，E(X(S+W))＝E(XS)+E(XW)＝E(X)E(S)+E(XW)，S为服务时间，W为等待时间。

3.根据权利要求2所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述进行所述广播信息年龄平均值函数计算，包括：

设定迭代精度值，初始迭代次数i＝1，预设取值，计算得到p_tx(i-1)；

将和p_tx(i-1)代入相应的计算公式，计算得到和p_tx(i)；

当与之间的差值的绝对值小于等于迭代精度值时，输出μ。

4.根据权利要求3所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述进行所述广播信息年龄平均值函数计算，包括：

X的概率分布采用以下公式进行计算：

其中，T_F为帧长，信息包k和信息包k+1之间的到达间隔时间X_k＝m_k+1-m_k为两个均匀分布在(1,T_F-1)的随机变量之和，计算得到E(X)＝T_F，

5.根据权利要求4所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述进行所述广播信息年龄平均值函数计算，包括：

中心节点进行信息发送并成功广播时，信息包k在信道中的传输时间为服务时间S_k，符合μ的几何分布，采用以下公式进行计算：

P_r{S_k＝j}＝(1-μ)^j-1μ，

其中，计算得到

6.根据权利要求5所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述进行所述广播信息年龄平均值函数计算，包括：

系统时间T为等待时间W和服务时间S的和，符合υ的几何分布，υ采用以下公式进行计算：

υ＝1-μ(1-α)，

其中，α是方程z＝G_X[1-μ(1-z)]在(0,1)内的唯一根，G_X(z)为X的概率分布相对应的概率生成函数，即其中计算得到：

7.根据权利要求6所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述进行所述广播信息年龄平均值函数计算，包括：

Y的概率生成函数为：

其中，应用洛必达法则计算得到，

8.根据权利要求要求7所述的信息广播的帧长优化方法，其特征在于，所述获取所述广播信息年龄平均值最小时的特定帧长，包括：

F1：于帧长范围[l,r]中等差地取出n个点x₁,x₂,...,x_n，其中，x₀＝l,x_n+1＝r，

计算挑选出其中使得最小的点x_t，判断帧长范围是否小于等于设定的标准精度eps，若不是，将帧长范围缩小至[x_t-1,x_t+1]后执行步骤F1,；若是，则继续；

对x_t按照大小取最接近的整数，分别得到和

计算和挑选出其中使得较小的取值，作为特定帧长。