基于多信道策略的高效節(jié)能無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議.pdf

1、近年來，無線體域網(wǎng)（WBANs）在醫(yī)療保健中的應(yīng)用迅速增加。WBANs是由智能無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，可以用來感知和傳輸重要的生理數(shù)據(jù)。無線體域網(wǎng)將用于監(jiān)測生命體征的傳感器節(jié)點(diǎn)植入人體內(nèi)或置于人體周圍進(jìn)行監(jiān)測，能夠及時(shí)有效的收集和發(fā)送病人的信息。在無線體域網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)不應(yīng)該干擾用戶的日?；顒?dòng)，并且是電池供電，單次充電應(yīng)當(dāng)可以支持?jǐn)?shù)天甚至數(shù)月的工作，這就要求無線傳感器節(jié)點(diǎn)是小尺寸和低功率消耗。
　　WBANs依賴于有限的資源，

2、如能量和帶寬等。在無線體域網(wǎng)應(yīng)用中,MAC協(xié)議負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)的碰撞檢測與處理,控制優(yōu)先級(jí)，分配時(shí)隙以及決定節(jié)點(diǎn)的傳輸順序。因此，MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)對(duì)無線體域網(wǎng)的可靠性和能效性起著決定性的作用。為了更加有效地利用這些有限的資源，必須設(shè)計(jì)一個(gè)非常良好的介質(zhì)訪問控制（MAC）協(xié)議。
　　目前，雖然許多工作都對(duì)無線體域網(wǎng)中的能源效率有興趣，但只有少數(shù)工作考慮到傳感器節(jié)點(diǎn)間的信號(hào)干擾和多信道解決方案?，F(xiàn)有提出的一些MAC協(xié)議大部分只考慮單個(gè)信道，單

3、信道會(huì)導(dǎo)致低下的能源效率和信道沖突問題。同時(shí)，低延時(shí)也是無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮的重要因素，不同醫(yī)療用途的數(shù)據(jù)有著不同的傳輸周期和傳輸需求，非實(shí)時(shí)的信息和無關(guān)生命體征的信息僅需要盡最大的努力發(fā)送。而重要的緊急信息和實(shí)時(shí)信息則需要以最快的速度進(jìn)行傳輸,而且應(yīng)該避免數(shù)據(jù)包的碰撞與丟失。
　　在本文中，為無線體域網(wǎng)提出了一種新的MAC協(xié)議，命名為MC_MAC協(xié)議。MC_MAC協(xié)議是基于IEEE802.15.6標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)是專為

4、無線體域網(wǎng)設(shè)計(jì)的國際標(biāo)準(zhǔn)。MC_MAC協(xié)議使用多信道通信，將信道分為管理信道和數(shù)據(jù)信道，從而可以避免干擾，減少數(shù)據(jù)包的延時(shí)。通過動(dòng)態(tài)的更新信道環(huán)境，提出了有效的信道分配策略。節(jié)點(diǎn)在管理信道中通過競爭預(yù)約數(shù)據(jù)信道，數(shù)據(jù)幀通過指定數(shù)據(jù)信道發(fā)送。同時(shí)，由于節(jié)點(diǎn)不需要競爭單個(gè)的信道，不需要退避到以前設(shè)置的競爭窗口(CW)值，因此，重新設(shè)置了CSMA/CA協(xié)議的CW值。最后，使用OMNET++4.6環(huán)境下的Castalia3.2仿真器進(jìn)行仿真，通