無線體域網(wǎng)自適應樹狀級聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議.pdf

1、目前無線體域網(wǎng)的研究還處在剛剛起步的階段，世界各國研究人員還在努力研究它的相關特性，并試圖完善無線體域網(wǎng)系統(tǒng)。無線體域網(wǎng)協(xié)議的研究是其中一個關鍵的技術和研究的熱點。那么如何優(yōu)化協(xié)議，并降低設備的能量損耗就成為無線體域網(wǎng)協(xié)議的一個重要的技術指標。無線體域網(wǎng)能量損耗的降低能夠延長網(wǎng)絡的使用壽命，由于人體的特殊性，無線體域網(wǎng)不同于其他的無線網(wǎng)絡，人體可能隨時發(fā)生移動，那么就要求無線體域網(wǎng)中的節(jié)點可以自主地加入或者因為能量耗盡而脫離網(wǎng)絡，網(wǎng)絡自

2、身還應該支持網(wǎng)絡的重建。
　　本文的目的是設計出專門適用于無線體域網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議，協(xié)議的主要宗旨是最大限度地減少整個網(wǎng)絡的能量損耗和最大化網(wǎng)絡的使用壽命；提高網(wǎng)絡的信息吞吐量；并且協(xié)議一定要支持無線體域網(wǎng)中人體的移動特性。
　　通過對無線體域網(wǎng)協(xié)議國內外研究現(xiàn)狀的分析，以及對人體自身特性的研究和多變環(huán)境因素的考慮，文中設計了一套新的自適應樹狀級聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議。協(xié)議采用樹狀的網(wǎng)絡結構，數(shù)據(jù)按照分步的方式進行處理。每一個循環(huán)周期都被劃

3、分為控制子循環(huán)周期和數(shù)據(jù)子循環(huán)周期兩部分，控制子循環(huán)周期中，每個節(jié)點都會收到主節(jié)點發(fā)來的時隙分配方案，然后在數(shù)據(jù)子循環(huán)周期時，節(jié)點會在指定的時隙向主節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)信息。當節(jié)點沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候，就會進入休眠狀態(tài)，利用中繼方式和協(xié)作方式結合的方法來進行數(shù)據(jù)路由途徑的選擇?？紤]到人體的移動特性，利用馬爾可夫鏈把不同類型的節(jié)點進行分類建模，及時有效地對緊急事件進行處理。為了使無線體域網(wǎng)的動態(tài)性能更為顯著，采用克隆選擇量子遺傳算法優(yōu)化網(wǎng)絡中的重要

4、目標函數(shù)，當網(wǎng)絡結構發(fā)生變化時，優(yōu)化后的網(wǎng)絡可以自主地進行網(wǎng)絡重建，而且可以盡快擺脫網(wǎng)絡中失效的節(jié)點，還可以為想加入網(wǎng)絡中的節(jié)點選擇最優(yōu)的父代節(jié)點。
　　經(jīng)過實驗仿真和實際人體的試驗表明自適應樹狀級聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議十分適用于無線體域網(wǎng)，由于協(xié)議中控制子循環(huán)和數(shù)據(jù)子循環(huán)是分開的，這樣就縮短了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。當節(jié)點在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，可以進入休眠狀態(tài)，并關閉無線通信。這樣也就避免了節(jié)點的空閑監(jiān)聽，進而降低了節(jié)點之間的干擾，減少了節(jié)點不必要

5、的能量損耗，同時也降低了節(jié)點到節(jié)點之間的時間延遲。自適應樹狀級聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議還能夠在每個周期循環(huán)中增加競爭時隙，這樣就可以柔性地增加和減少網(wǎng)絡中的節(jié)點，這種變化策略可以保證網(wǎng)絡的延遲較低。中繼節(jié)點和協(xié)作方式結合的方法充分考慮到無線體域網(wǎng)的特性，通過與其他協(xié)議的比較發(fā)現(xiàn)，該協(xié)議更加有效地降低了網(wǎng)絡中的能量損耗。通過克隆選擇量子遺傳算法優(yōu)化的無線體域網(wǎng)具有很高的網(wǎng)絡吞吐量，提高了網(wǎng)絡重建的效率，并支持無線體域網(wǎng)人體移動的特性，通過馬爾可夫鏈對節(jié)