无线体域网（WBAN）能量有效性与调度算法研究

发布时间：2017-11-03 14:09

  本文关键词：无线体域网（WBAN）能量有效性与调度算法研究

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【摘要】：与WSN网络类似,无线体域网(WBAN)也是以数据采集为目标,网络采用简单星形或者多跳星形拓扑。其中,网络内部普通wsn节点将收集到的数据信息发送至CPN节点,中央处理节点(CPN)负责WBAN内部节点的管理以及与外部网络的通信。WBAN中的wsn节点通常分布于人体体表,甚至体内,由于wsn节点能量储存有限且具备不可充电特性,节点能量耗尽后,更换节点难度较大甚至难以实现。这就要求节点能够对能量更高效的利用,因此针对WBAN能量有效性的研究就显得非常重要。除此之外,当多个WBAN网络共存时,CPNs节点与外部网络进行通信极有可能产生相互干扰现象,导致单个WBAN网络内部的数据重传,进而导致节点能量的浪费,可见WBANs之间的调度问题也亟需解决。针对WBAN网络能耗的研究已经取得了一定的成果,多数是对MAC层协议进行优化,以提高节点对能量的利用效率以及网络数据传输速率,降低网络时延,达到延长节点生存周期的目的。但是相关研究多数将WBAN内部节点对等考虑,忽略WBAN的网络异构性特点。本文针对WBAN能量有效性以及多个WBAN之间的调度问题展开相关研究,主要包括两个方面:1.针对WBAN网络MAC层,对IEEE802.15.6标准MAC超帧结构进行优化。考虑到WBAN网络异构性特点,根据内部节点类型与功能的不同,为WSN节点设置优先级;对MAC超帧结构内部时隙分配数量以及分配顺序进行了研究,提出了超帧内部时隙数量分配具体的计算方法;并根据节点需求动态调整通信优先级,提高了网络内部节点对信道的利用效率。实验结果表明优化后的MAC协议相对于原协议性能有了较大提高,更适合当前WBAN低功耗的要求。2.为解决WBANs间的调度问题,本文提出基于CPN(Central Processing Node)的调度算法。提出基于CPN的集中式调度模型,将多个WBAN之间的干扰模型化为二维无向图,转化为图着色问题。考虑到传统遗传算法以及模拟退火算法的特性,提出一种启发式混合遗传模拟退火算法。与其他用于体域网调度的分布式算法不同,利用经典智能搜索算法的全局性特点,采用集中式调度,实验结果表明该策略解决调度问题有较好的性能。
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 任毅;基于无线传感器网络的远程医疗监护系统研究[D];武汉理工大学;2007年

2 李晓;无线体域网传输协议研究[D];烟台大学;2014年

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本文编号：1136507