无线体域网MAC层协议的设计与实现

发布时间：2017-06-01 22:17

  本文关键词：无线体域网MAC层协议的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线体域网是以人体为中心,由和人体相关的网络元素组成的通信网络。无线体域网中的传感节点由电池供电,能量十分有限,而无线体域网的数据传输又存在特有的异构性和耦合性,故无线体域网在节能和可靠性方面都有着严格的要求。在无线体域网中,MAC协议负责节点的冲突检测与处理,优先级控制、时隙分配以及节点传输顺序,故MAC协议的设计在无线体域网的可靠性和能效性发挥着核心作用。因此,本文的研究目标是基于IEEE802.15.6标准设计出一种高效节能的MAC协议。本文首先介绍了无线体域网的研究背景和研究意义,以及无线体域网的的应用场景、网络结构和特性。其次,介绍了IEEE 802.15.6标准中关于物理层和MAC层的相关规定。再次从超帧类型方面介绍了两类适用于无线体域网的MAC协议,并给出了无线体域网MAC协议的设计趋势。为了提高能效和数据传输的可靠性,本文提出了一种基于IEEE 802.15.6的无线体域网MAC协议——AD-MAC协议(All Dynamic-MAC)。该协议采用了混合型超帧结构,根据节点的传输速率和传输数据的类型,设置节点优先级。协议根据节点的优先级和不同优先级节点占总节点的比例在非竞争接入期的时隙分配、两种接入期的长度比例、节点缓存的大小以及传输功率的控制等方面都制定了动态调节策略,来保证无线体域网中数据传输的高效性与节能性。最后通过利用OMNet++仿真平台,编程实现了AD-MAC协议和对比协议CA-MAC协议,并对AD-MAC协议、IEEE802.15.6MAC协议以及CA-MAC协议在网络性能方面进行了对比与分析。仿真结果验证了本文提出的AD-MAC协议在网络吞吐量、丢包率、能耗、时延性等方面的优越性。
【关键词】：无线体域网 IEEE 802.15.6 MAC 节能 动态
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.04
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-11
• 1.1.1 研究背景8-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 无线体域网的研究现状11-12
• 1.3 本文的研究内容和组织结构12-14
• 第二章 文献综述14-28
• 2.1 无线体域网的结构14
• 2.2 无线体域网的特点14-15
• 2.3 无线体域网MAC层协议的研究现状15-17
• 2.4 IEEE 802.15.6 标准17-24
• 2.4.1 物理层规范17-20
• 2.4.2 MAC层规范20-23
• 2.4.3 安全规范23-24
• 2.5 WBAN中其他MAC协议24-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 一种适用于WBAN的全动态MAC协议28-43
• 3.1 现有协议的缺点28-29
• 3.2 AD-MAC协议的综述29-30
• 3.3 AD-MAC协议30-40
• 3.3.1 AD-MAC协议的超帧结构31-32
• 3.3.2 协议的优先级控制策略32-33
• 3.3.3 协议的时隙分配策略33-36
• 3.3.4 两种接入期长度分配策略36-37
• 3.3.5 节点缓存的动态调节策略和保留时隙期的使用策略37-38
• 3.3.6 协议的功率控制策略38-40
• 3.4 AD-MAC协议的性能分析40-41
• 3.5 应用场景41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 协议的仿真与分析43-61
• 4.1 Castalia仿真包简介43-46
• 4.2 仿真环境及参数设置46-54
• 4.2.1 仿真环境介绍与基本网络参数设置46-48
• 4.2.2 发包率阈值的设置48-52
• 4.2.3 初始时接入期长度以及时隙分配的设置52-54
• 4.3 仿真结果与分析54-59
• 4.3.1 网络吞吐量的性能比较54-55
• 4.3.2 能量效率的比较55-56
• 4.3.3 时延的性能比较与分析56-58
• 4.3.4 数据包传输结果分析58-59
• 4.4 协议所适用的应用场景59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 全文总结61-62
• 5.2 研究展望62-63
• 参考文献63-66
• 附录1 攻读硕士学位期间参加的科研项目66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈文;;无线体域网[J];中兴通讯技术;2014年05期

  本文关键词：无线体域网MAC层协议的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：413626