[发明专利]基于二进制分子通信模型的多播时延确定方法

摘要

一种基于二进制分子通信模型的多播时延确定方法，包括以下步骤第一步，分析链路成功下多播场景的时延，在二进制分子通信模型中，用传输不同的分子类型来代表比特0或1的发送，发送方纳米机器释放分子后，分子在介质中以布朗形式运动，对于单链路的两个纳米机器之间的传输，时延定义为接收方纳米机器收到至少一个分子平均需要的时间；第二步，分析单路径拓扑结构在链路成功下的时延；第三步，分析多路径拓扑结构在链路成功下的可时延；第四步，分析多播拓扑结构在链路成功下的时延。本发明提供一种有效解析时延、实用性良好的基于二进制分子通信模型的多播时延确定方法。

主权项

一种基于二进制分子通信模型的多播时延确定方法，其特征在于：所述多播时延确定方法包括如下步骤：第一步，分析单链路拓扑结构在链路成功下的时延在二进制分子通信模型中，用传输不同的分子类型来代表比特0或1的发送，发送方纳米机器释放分子后，分子在介质中以布朗形式运动，一个分子从发送方纳米机器到距离为d的接收方纳米机器所需时间t的概率密度分布函数f(t)为：f(t)=d4πDt3e-d24Dt,t>0]]>其中，d为发送方纳米机器与接收方纳米机器之间的距离，D为生物环境扩散系数；该概率密度分布函数对应的累积分布函数F(t)为：F(t)=1-Erf(d2Dt),t>0]]>对于单链路的两个纳米机器之间的传输，链路的可靠性定义为接收方纳米机器收到至少一个分子的概率，用βij表示，由下述公式计算：βij＝1‑(1‑F(τ))nN其中，N为发送方纳米机器在每个time slot释放分子的个数，T为传输时间，把T分成n个时隙，即为T＝nτ，n为time slot的个数，τ为每个time slot持续的时间；在单链路传输中，时延定义为接收方纳米机器收到至少一个分子平均需要的时间，用E[Td]表示；对于距离为d的单链路所需的传输时间为mτ，其中，m为满足以下公式中不等式的最小值，即为至少收到一个分子所在的最小time slot对应的时间E[Td]=min{mτ:1βijΣk=1m(1-F(τ))N(k-1)(1-(1-F(τ))N)≥0.5,1≤m≤n}]]>其中，βij为对应该链路的可靠性；第二步，分析单路径拓扑结构在链路成功下的时延对于单路径拓扑结构，单路径的可靠性为保证每条链路是可靠的情况下的概率，计算公式为：βs=Πβij∈rsβij]]>其中，rs为单路径所包含每一条链路的可靠性值的集合；对于单路径拓扑结构，单路径的时延即为每条链路传输所需时延的和，用E[Ts]表示，计算公式为：E[Ts]=ΣE[Td]∈TsE[Td]]]>其中，Ts为单路径所包含每一条链路的集合，E[Td]为单路径所包含每一条链路的时延；第三步，分析多路径拓扑结构在链路成功下的时延对于多路径拓扑结构的可靠性，即为要求至少有一条路径是可靠的，时延定义为接收方纳米机器至少收到一个分子所需的时间，假设分子是从相同的发送方纳米机器发送的，经过m条路径s1，s2，…，sm达到相同的接收方纳米机器，则此时多路径拓扑结构的可靠性，用表示，计算公式为：βs1,m=1-Πsi∈{s1,s2,...,sm}(1-βsi)]]>其中，为路径si的可靠性；多路径拓扑结构的时延，用表示，计算公式为：E[Ts1,m]=1Σsi∈{s1,s2,...,sm}βsiΣsi∈{s1,s2,...,sm}βsiE[Tsi]]]>其中，为路径si所需时延；第四步，分析多播拓扑结构在链路成功下的时延从相同的发送方纳米机器TN到不同的p个接收方纳米机器RN1，RN2，…，RNp的时延分别为E[TRN1],E[TRN2],...,E[TRNp]，E[TRN1],E[TRN2],...,E[TRNp]按照第三步的计算公式求出，此多播拓扑结构下的时延用E[TMulticast]表示，计算公式分别为：E[TMulticast]＝max{E[TRN1],E[TRN2],...,E[TRNp]}。