面向WBAN電池友好特性的MAC協(xié)議研究.pdf

1、伴隨著人口老齡化的發(fā)展，看病難、看病貴的問題成為一大社會問題，現(xiàn)有的醫(yī)療資源短缺加劇了這一問題。為了解決這一問題，無線體域網(wǎng)(Wireless BodyArea Network，WBAN)作為一個新興的醫(yī)療輔助手段逐步發(fā)展起來。WBAN是一種短距離的進人體通信技術，主要通過工作在人體周圍、體表甚至嵌入人體內(nèi)部的傳感器采集人體的生理數(shù)據(jù)，以便為醫(yī)生診斷提供依據(jù)。WBAN的發(fā)展一定程度上緩解了“看病難”的問題，并節(jié)約了醫(yī)療資源。
　　

2、目前WBAN的研究熱點主要集中于低功耗、高能效的數(shù)據(jù)通信，這是因為WBAN中的傳感器節(jié)點一般是由電池驅動方式工作，并且傳感器節(jié)點一般可小至毫米級別，導致電池能量有限。因此為了降低節(jié)點的能耗，從而延長電池的壽命，就需要設計一個低功耗的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。同時在無線體域網(wǎng)應用中，尤其是醫(yī)療場景下，節(jié)點的QoS(Quality Of Service)要求非常嚴格，例如數(shù)據(jù)包的延時與人的生命息息相關。因此為了滿足這些要求，本文針對醫(yī)療應用場景，基于載

3、波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA:Carrier sense multiple access withcollision avoidance)協(xié)議進行了低能耗的電池友好MAC（Media Access）協(xié)議算法設計，并且所有的算法都在搭建的IEEE802.15.6標準的OPNET平臺上驗證。
　　論文的研究思路如下:
　　首先通過對IEEE802.15.6標準的MAC協(xié)議進行建模，分析了節(jié)點的延時、吞吐量和能耗。通過

4、仿真結果我們可以看出節(jié)點的個數(shù)和競爭窗口大小對節(jié)點性能影響比較大。
　　然后根據(jù)建模得出的結論，我們結合電池的恢復效應，提出了競爭窗口自適應調節(jié)的電量均衡算法。首先根據(jù)節(jié)點的剩余電量大小進行排序，然后結合節(jié)點當前的性能和QoS要求，動態(tài)調節(jié)競爭窗口的大小，均衡不同節(jié)點間的電池電量消耗，通過仿真發(fā)現(xiàn)該算法可以延長系統(tǒng)的生命周期。
　　最后從單個節(jié)點的角度上，通過數(shù)據(jù)包聯(lián)合傳輸方案將節(jié)點的空閑時間集中，從而充分發(fā)揮了電池的恢復效