面向異構(gòu)數(shù)據(jù)的無線體域網(wǎng)節(jié)能MAC協(xié)議設計.pdf

1、在無線傳感器網(wǎng)絡研究中，體域網(wǎng)是當今發(fā)展的一大趨勢，無論是在遠程醫(yī)療還是健康監(jiān)護等領域，都有著廣闊的市場前景。無線體域網(wǎng)（WBAN，wireless Body Area network）是由一系列低功耗、微型化、輕量級、可置于人體表面的或植入人體內(nèi)、可提供實時數(shù)據(jù)、具備無線通信能力的傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)絡。在醫(yī)療、體育、國防和娛樂等領域具有非常好的應用前景。WBAN與我們傳統(tǒng)的傳感網(wǎng)有較大差異。WBAN的傳感器節(jié)點通常由電池來供能，其能量

2、很是有限，尤其對植入人體內(nèi)部傳感器來說不易更換電池和充電。所以，如何降低節(jié)點功耗，延長網(wǎng)絡運行時間成為了WBAN首要的目標。在無線體域網(wǎng)中，MAC（Media Access Control，MAC）協(xié)議控制傳感器節(jié)點使用無線信道的方式，為節(jié)點分配無線信道資源，對WBAN性能有巨大影響。設計一個節(jié)能MAC協(xié)議，對提高WBAN性能有巨大的現(xiàn)實意義。
　　本研究介紹了WBAN的研究背景、現(xiàn)狀、意義以及當前面臨的挑戰(zhàn)。解析了WBAN的系統(tǒng)

3、架構(gòu)、特性及關鍵技術，總結(jié)了WBAN的節(jié)能策略。重點對MAC層接入?yún)f(xié)議進行了分析，分析了引起MAC層能耗的主要原因。對現(xiàn)有的MAC協(xié)議進行了分類總結(jié)，并對典型的MAC協(xié)議進行了剖析和比較。詳細闡述了IEEE802.15.4 MAC層協(xié)議。在WBAN中傳感器產(chǎn)生的不同業(yè)務在傳輸中具有不同的QoS需求。無線體域網(wǎng)傳感器節(jié)點產(chǎn)生業(yè)務具有異構(gòu)性，根據(jù)這些異構(gòu)數(shù)據(jù)的特性，提出了一種基于優(yōu)先級的高能效節(jié)能MAC協(xié)議。為保證傳感器節(jié)點產(chǎn)生的緊急數(shù)據(jù)優(yōu)

4、先傳輸，協(xié)議將數(shù)據(jù)分為5個不同的等級。該協(xié)議改進了超幀結(jié)構(gòu)，首先在時隙的 CFP階段引入了一個微時隙，該微時隙是保證緊急數(shù)據(jù)包的請求以高效的方式發(fā)送到協(xié)調(diào)器。其次，還開發(fā)了一個高效的算法來搶占時隙便于優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)包傳輸。介紹了該協(xié)議的操作流程，優(yōu)先級退避策略，時隙的分配策略，緊急業(yè)務的處理方式及時隙搶占策略等。提出的P-MAC協(xié)議在優(yōu)先級分配、時隙分配和緊急業(yè)務的處理等方面進行了改進，滿足了無線體域網(wǎng)傳感器節(jié)點業(yè)務傳輸?shù)囊?。借助OM