面向異構(gòu)數(shù)據(jù)的無線體域網(wǎng)節(jié)能MAC協(xié)議設(shè)計(jì).pdf

1、在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中，體域網(wǎng)是當(dāng)今發(fā)展的一大趨勢，無論是在遠(yuǎn)程醫(yī)療還是健康監(jiān)護(hù)等領(lǐng)域，都有著廣闊的市場前景。無線體域網(wǎng)（WBAN，wireless Body Area network）是由一系列低功耗、微型化、輕量級、可置于人體表面的或植入人體內(nèi)、可提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、具備無線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。在醫(yī)療、體育、國防和娛樂等領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。WBAN與我們傳統(tǒng)的傳感網(wǎng)有較大差異。WBAN的傳感器節(jié)點(diǎn)通常由電池來供能，其能量

2、很是有限，尤其對植入人體內(nèi)部傳感器來說不易更換電池和充電。所以，如何降低節(jié)點(diǎn)功耗，延長網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行時(shí)間成為了WBAN首要的目標(biāo)。在無線體域網(wǎng)中，MAC（Media Access Control，MAC）協(xié)議控制傳感器節(jié)點(diǎn)使用無線信道的方式，為節(jié)點(diǎn)分配無線信道資源，對WBAN性能有巨大影響。設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)能MAC協(xié)議，對提高WBAN性能有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究介紹了WBAN的研究背景、現(xiàn)狀、意義以及當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。解析了WBAN的系統(tǒng)

3、架構(gòu)、特性及關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了WBAN的節(jié)能策略。重點(diǎn)對MAC層接入?yún)f(xié)議進(jìn)行了分析，分析了引起MAC層能耗的主要原因。對現(xiàn)有的MAC協(xié)議進(jìn)行了分類總結(jié)，并對典型的MAC協(xié)議進(jìn)行了剖析和比較。詳細(xì)闡述了IEEE802.15.4 MAC層協(xié)議。在WBAN中傳感器產(chǎn)生的不同業(yè)務(wù)在傳輸中具有不同的QoS需求。無線體域網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生業(yè)務(wù)具有異構(gòu)性，根據(jù)這些異構(gòu)數(shù)據(jù)的特性，提出了一種基于優(yōu)先級的高能效節(jié)能MAC協(xié)議。為保證傳感器節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的緊急數(shù)據(jù)優(yōu)

4、先傳輸，協(xié)議將數(shù)據(jù)分為5個(gè)不同的等級。該協(xié)議改進(jìn)了超幀結(jié)構(gòu)，首先在時(shí)隙的 CFP階段引入了一個(gè)微時(shí)隙，該微時(shí)隙是保證緊急數(shù)據(jù)包的請求以高效的方式發(fā)送到協(xié)調(diào)器。其次，還開發(fā)了一個(gè)高效的算法來搶占時(shí)隙便于優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包傳輸。介紹了該協(xié)議的操作流程，優(yōu)先級退避策略，時(shí)隙的分配策略，緊急業(yè)務(wù)的處理方式及時(shí)隙搶占策略等。提出的P-MAC協(xié)議在優(yōu)先級分配、時(shí)隙分配和緊急業(yè)務(wù)的處理等方面進(jìn)行了改進(jìn)，滿足了無線體域網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)傳輸?shù)囊?。借助OM