基于优先级的无线体域网MAC协议研究

发布时间：2017-04-26 15:15

  本文关键词：基于优先级的无线体域网MAC协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着传感器技术和无线网络的发展,以人体为应用载体的无线体域网受到人们的关注,特别是在医疗领域的应用。无线体域网(wireless body area network,WBAN),是指用通过在人的体内或者体表各种专用传感器来监测身体各部位的生理参数情况(如体温、心电图、血压、肌电图、心率、血氧浓度等),然后由中心结点通过无线网络传送到远程监控中心。它不仅是新的医疗保健,疾病监控的解决方案,也是物联网重要组成部分。本文从无线体域网的研究背景、发展状况、医疗应用的角度,首先介绍了WBAN的结构和特点以及标准IEEE 802.15.6的相关规范,接着分析了MAC超帧结构等。无线体域网节点能量有限,不容易更换,降低节点能耗,延长节点和网络生存期显得十分重要。MAC层协议的作用就是信道接入控制,减少结点发送数据帧时的碰撞,降低重传率,减小网络时延,保证通信可靠性和结点的能量效率。医疗应用中,节点的数据业务类型和数据量有明显差异,并且无线体域网中的数据存在很大的关联性,例如人身体状况出现某种异常时,血压、心电图数据都可能出现异常,需要及时传输数据。在802.15.6中MAC层采用了CSMA /CA和Slotted ALOHA 2种随机接入算法,本文以CSMA/CA算法为研究对象,根据结点数据优先级的特点,提出了设置节点优先级的策略,优先保障人体最为重要生理参数的数据传输,使它们及时的传输到远端的控制中心,不仅避免了数据碰撞带来的能量浪费,同时这些关键数据也为病人的及时诊断提供帮助。通过OPNET仿真软件,对802.15.6当中的CSMA/CA协议进行了研究分析。根据结点优先级的策略,用马尔科夫链模型分析该机制,并分析了吞吐量和能耗性能。在文章的最后,对论文进行了全面的总结,对无线体域网MAC协议的发展提出了展望。
【关键词】：无线体域网 MAC协议 优先级
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R319;TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 无线体域网的应用13-15
• 1.3 国内外研究现状15-18
• 1.3.1 国内方面15-16
• 1.3.2 国外方面16-18
• 1.4 本文主要工作18-20
• 第二章 无线体域网系统及标准介绍20-28
• 2.1 无线体域网体系与特点20-22
• 2.2 IEEE802.15.6物理层介绍22-23
• 2.3 IEEE802.15.6MAC层介绍23-24
• 2.3.1 MAC层帧结构23
• 2.3.2 IEEE802.15.6超帧结构23-24
• 2.4 信道访问机制24-25
• 2.5 节点能耗分析25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 基于优先级的MAC协议28-37
• 3.1 医疗节点数据量和数据业务28-29
• 3.2 IEEE802.15.6中CSMA/CA算法29-31
• 3.3 基于优先级的CSMA/CA算法31-32
• 3.3.1 优先级调整策略31-32
• 3.3.2 算法设计32
• 3.4 CSMA/CA算法仿真32-36
• 3.4.1 仿真建模33-35
• 3.4.2 仿真结果分析35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 优先级CSMA/CA算法建模与分析37-43
• 4.1 马尔科夫链概论37-38
• 4.2 马尔科夫链模型38-40
• 4.3 性能分析40-41
• 4.4 仿真分析41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 总结与展望43-45
• 参考文献45-49
• 攻读学位期间发表的论文49-51
• 致谢51

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 吴光斌,梁长垠;无线传感器网络能量有效性的研究[J];传感器技术;2004年07期

2 章银娥;涂小强;;WBAN关键技术分析与发展[J];电视技术;2010年04期

3 高跃明;潘少恒;杜民;韦孟宇;麦炳源;;准静态近似条件下电流耦合型人体通信模型的建立与验证[J];航天医学与医学工程;2009年06期

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本文编号：328703