軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)的高能效MAC協(xié)議設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展逐漸滲透進入多元化的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域。生物和生理傳感器、低功耗集成電路、計算機科學(xué)以及無線通信等技術(shù)的快速成長，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)朝著新一代的傳感研究方向發(fā)展。這種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更加適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，道路交通擁擠程度的監(jiān)測、農(nóng)業(yè)植物生長狀態(tài)的監(jiān)護、基礎(chǔ)設(shè)施施工情況的檢驗以及人體生理健康狀態(tài)的健康護理等等。
　　 然而，由于醫(yī)療健康監(jiān)護領(lǐng)域的特殊特性使其對無線通信中的傳輸延時、服務(wù)質(zhì)量和能量消耗等

2、有著一定的要求，特別是在急診的環(huán)境中更是如此。本文的工作就是圍繞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的其中一個分支方向，軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)(BSN)而展開，它是一個豐富的跨學(xué)科領(lǐng)域，是醫(yī)療衛(wèi)生保健系統(tǒng)的革命性工程，它用低成本的方式通過互聯(lián)網(wǎng)將實時更新的醫(yī)療數(shù)據(jù)和持續(xù)、動態(tài)的健康監(jiān)護緊密結(jié)合在一起。大量的智能生理傳感器可集成到一個可穿戴的無線軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)能用于患者病情的早期診斷。
　　 本文針對穿戴式醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備的能耗問題，提出了一種專門為

3、軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的高能效、低復(fù)雜度改進的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議。該MAC協(xié)議通過去除不必要的控制幀信息以及采取非對稱方式將大量的控制和處理工作移至中心主節(jié)點進行，提高傳感器節(jié)點的能量效率，實現(xiàn)沖突避免。同時采用不同幀丟失的數(shù)據(jù)重發(fā)機制能夠重新找回已丟失的數(shù)據(jù)，保證生理信息的完整性，更加準(zhǔn)確的將特殊環(huán)境的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制端。另外，自適應(yīng)調(diào)節(jié)的時間同步機制能夠控制時間同步間隔時間，能大范圍的改善由于時間同步帶來的數(shù)據(jù)相關(guān)性不匹配等問題，

4、適應(yīng)不同的生理應(yīng)用。
　　 此外，本文還引出自主設(shè)計的軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件開發(fā)平臺，它能提供在體生理信息監(jiān)護和人體近端無線數(shù)據(jù)通信功能。軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)高能效MAC協(xié)議在此平臺上完全實現(xiàn)，并對其功耗、無線性能、丟包率、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和能量消耗性能進行測試與評估，結(jié)果表明該MAC協(xié)議具有較高的能量效率。
　　 最后，三個基于軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺的推廣實驗說明該硬件平臺及MAC協(xié)議工作穩(wěn)定可靠。軀體傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)平臺將在泛在式健康