Blockchain offers a decentralized trust framework for the Internet of Things (IoT), yet deploying consensus in spectrum-congested and dynamic wireless edge IoT networks faces fundamental obstacles: traditional BFT protocols are spectrum-ignorant, leading to inefficient resource utilization and fragile progress under time-varying interference. This paper presents \textit{Wireless Streamlet}, a spectrum-aware and cognitive consensus protocol tailored for wireless edge IoT. Building on Streamlet's streamlined structure, we introduce a \textit{Channel-Aware Leader Election (CALE)} mechanism. CALE serves as a verifiable cross-layer cognitive engine that leverages receiver-measured channel state information (CSI) piggybacked in signed votes to derive Byzantine-robust connectivity scores from notarization certificates, and deterministically selects a unique weighted leader per epoch from finalized history, thereby improving proposal dissemination reliability under deep fading. Complementing this cognitive adaptation, Wireless Streamlet exploits the single-hop broadcast medium and a deterministic TDMA voting schedule to achieve linear per-epoch on-air transmissions (slot complexity), ensuring deterministic spectral access. To address the communication-storage trade-off, we further propose a coded dual-chain architecture that decouples header-only consensus (State Chain) from payload data (Data Chain). By employing erasure coding and on-chain integrity commitments, the system minimizes redundant spectrum usage for data retrieval while ensuring availability. Experiments show that Wireless Streamlet achieves higher throughput and lower confirmation latency than representative baselines in lossy environments, while substantially reducing per-node storage, demonstrating the efficacy of integrating cognitive sensing into consensus logic.


翻译:区块链为物联网提供了一个去中心化的信任框架,然而,在频谱拥塞且动态变化的无线边缘物联网网络中部署共识面临根本性障碍:传统的拜占庭容错协议缺乏频谱感知能力,导致资源利用率低下,且在时变干扰下进展脆弱。本文提出\textit{无线流式协议},一种专为无线边缘物联网设计的频谱感知与认知共识协议。基于Streamlet的简洁结构,我们引入了\textit{信道感知领导者选举}机制。该机制作为一个可验证的跨层认知引擎,利用接收端测量并附加在签名投票中的信道状态信息,从公证证书中推导出具有拜占庭鲁棒性的连接性评分,并从已确认的历史记录中确定性地为每个纪元选出一个唯一的加权领导者,从而在深度衰落环境下提高提案传播的可靠性。作为这种认知适应的补充,无线流式协议利用单跳广播介质和确定性的时分多址投票调度,实现了每个纪元线性的空中传输,确保了确定性的频谱接入。针对通信与存储的权衡问题,我们进一步提出了一种编码双链架构,将仅含区块头的共识与有效载荷数据解耦。通过采用擦除编码和链上完整性承诺,该系统在确保数据可用性的同时,最小化了数据检索所需的冗余频谱使用。实验表明,在有损环境中,无线流式协议比代表性基线方案实现了更高的吞吐量和更低的确认延迟,同时显著降低了每个节点的存储开销,这证明了将认知感知集成到共识逻辑中的有效性。

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