無線體域網(wǎng)(WBAN)能量有效性與調(diào)度算法研究.pdf

1、與WSN網(wǎng)絡(luò)類似，無線體域網(wǎng)（WBAN）也是以數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)采用簡單星形或者多跳星形拓?fù)?。其中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部普通 wsn節(jié)點將收集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至 CPN節(jié)點，中央處理節(jié)點（CPN）負(fù)責(zé) WBAN內(nèi)部節(jié)點的管理以及與外部網(wǎng)絡(luò)的通信。WBAN中的wsn節(jié)點通常分布于人體體表，甚至體內(nèi)，由于wsn節(jié)點能量儲存有限且具備不可充電特性，節(jié)點能量耗盡后，更換節(jié)點難度較大甚至難以實現(xiàn)。這就要求節(jié)點能夠?qū)δ芰扛咝У睦?，因此針?WBAN能量有

2、效性的研究就顯得非常重要。除此之外，當(dāng)多個WBAN網(wǎng)絡(luò)共存時，CPNs節(jié)點與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信極有可能產(chǎn)生相互干擾現(xiàn)象，導(dǎo)致單個WBAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)重傳，進(jìn)而導(dǎo)致節(jié)點能量的浪費，可見WBANs之間的調(diào)度問題也亟需解決。
　　針對WBAN網(wǎng)絡(luò)能耗的研究已經(jīng)取得了一定的成果，多數(shù)是對MAC層協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，以提高節(jié)點對能量的利用效率以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率，降低網(wǎng)絡(luò)時延，達(dá)到延長節(jié)點生存周期的目的。但是相關(guān)研究多數(shù)將WBAN內(nèi)部節(jié)點對等考慮

3、，忽略WBAN的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性特點。本文針對WBAN能量有效性以及多個WBAN之間的調(diào)度問題展開相關(guān)研究，主要包括兩個方面：
　　1.針對 WBAN網(wǎng)絡(luò) MAC層，對 IEEE802.15.6標(biāo)準(zhǔn) MAC超幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化?？紤]到WBAN網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性特點，根據(jù)內(nèi)部節(jié)點類型與功能的不同，為WSN節(jié)點設(shè)置優(yōu)先級；對 MAC超幀結(jié)構(gòu)內(nèi)部時隙分配數(shù)量以及分配順序進(jìn)行了研究，提出了超幀內(nèi)部時隙數(shù)量分配具體的計算方法；并根據(jù)節(jié)點需求動態(tài)調(diào)整通信優(yōu)先級

4、，提高了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點對信道的利用效率。實驗結(jié)果表明優(yōu)化后的MAC協(xié)議相對于原協(xié)議性能有了較大提高，更適合當(dāng)前 WBAN低功耗的要求。
　　2.為解決 WBANs間的調(diào)度問題，本文提出基于CPN（Central Processing Node）的調(diào)度算法。提出基于CPN的集中式調(diào)度模型，將多個WBAN之間的干擾模型化為二維無向圖，轉(zhuǎn)化為圖著色問題?？紤]到傳統(tǒng)遺傳算法以及模擬退火算法的特性，提出一種啟發(fā)式混合遺傳模擬退火算法。與其他用