基于隨機(jī)模型檢測(cè)的協(xié)議分析與模型空間約簡(jiǎn).pdf

1、隨機(jī)模型檢測(cè)是一種不僅可以分析系統(tǒng)的定性屬性，而且還能用來(lái)對(duì)系統(tǒng)屬性進(jìn)行定量分析的高度自動(dòng)化形式化技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造捕獲系統(tǒng)行為的數(shù)學(xué)模型，然后用它來(lái)分析指定的定量屬性。本文首先應(yīng)用隨機(jī)模型檢測(cè)技術(shù)對(duì)射頻識(shí)別（RFID）中的S-ALOHA協(xié)議和服務(wù)于人體無(wú)線局域網(wǎng)的IEEE802.15.6協(xié)議進(jìn)行驗(yàn)證與定量分析，其次針對(duì)驗(yàn)證與分析過(guò)程中出現(xiàn)的空間爆炸問(wèn)題，提出一種空間約簡(jiǎn)技術(shù):連續(xù)隨機(jī)邏輯的限界檢測(cè)算法。論文的主要工作如下:

2、　　1.論文首先依據(jù)RFID中S-ALOHA協(xié)議的工作原理及特性，將其動(dòng)態(tài)行為抽象成能支持非確定性，離散時(shí)間以及概率選擇的馬爾科夫決策過(guò)程，然后利用隨機(jī)模型檢測(cè)技術(shù)驗(yàn)證標(biāo)簽?zāi)芊裢瓿蓴?shù)據(jù)的可靠性傳輸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明標(biāo)簽最終完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)母怕蕿?，這就說(shuō)明隨著標(biāo)簽數(shù)的增加，該協(xié)議都能夠完成數(shù)據(jù)的傳輸。進(jìn)一步在模型上計(jì)算數(shù)據(jù)成功發(fā)送的概率以及在退避計(jì)數(shù)器到達(dá)最大退避數(shù)時(shí)的概率，并與純ALOHA協(xié)議做了對(duì)比，結(jié)果表明S-ALOHA發(fā)生沖突的概率比

3、ALOHA要小得多，因此S-ALOHA因沖突發(fā)生而進(jìn)入等待的情況明顯減少，標(biāo)簽?zāi)軌蚋焖俚膫鬏敂?shù)據(jù)。最后計(jì)算出在不同最大退避數(shù)下標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)的最大期望時(shí)間以及完成數(shù)據(jù)傳輸所需要的最長(zhǎng)時(shí)間，結(jié)果表明隨著最大退避數(shù)的增加，S-ALOHA的期望時(shí)間比ALOHA的小6個(gè)時(shí)間單位，同時(shí)也表明S-ALOHA發(fā)送數(shù)據(jù)的平均速度比ALOHA快1.2倍左右。
　　2.IEEE802.15.6協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化是用來(lái)解決人體穿戴式傳感器、植入裝置等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)

4、傳輸。首先根據(jù)802.15.6協(xié)議中MAC層中CSMA/CA算法的隨機(jī)等待等特性，把802.15.6協(xié)議建立為含概率選擇、隨機(jī)性與實(shí)時(shí)性的概率時(shí)間自動(dòng)機(jī)模型。然后用隨機(jī)模型檢測(cè)技術(shù)對(duì)模型的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目和數(shù)據(jù)包大小的增加，節(jié)點(diǎn)成功發(fā)送數(shù)據(jù)的概率逐漸下降，當(dāng)有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)包大小125個(gè)字節(jié)時(shí)，最終節(jié)點(diǎn)能完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)母怕视?.57。節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)失敗既然無(wú)法避免，所以在創(chuàng)建人體無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)置適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)數(shù)和數(shù)據(jù)包

5、大小是提升協(xié)議服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。最后計(jì)算了節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的期望時(shí)間，并與ZigBee做了對(duì)比。結(jié)果表明:IEEE802.15.6中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)相比ZigBee有更少的期望時(shí)間，其發(fā)送數(shù)據(jù)的平均速度約是ZigBee的4倍。
　　3.對(duì)上述兩個(gè)協(xié)議的分析與驗(yàn)證的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)無(wú)論是S-ALOHA協(xié)議中bcmax和標(biāo)簽數(shù)的增加，還是802.15.6協(xié)議中節(jié)點(diǎn)數(shù)和數(shù)據(jù)包大小的增多都會(huì)導(dǎo)致空間狀態(tài)數(shù)急劇的增長(zhǎng)，為此本文提出一種連續(xù)隨機(jī)邏輯(