基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议

针对无线体域网MAC协议自适应性不高且能效低的问题,提出一种基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议（A-MAC）。对IEEE 802.15.6的超帧结构进行改进,竞争接入阶段和非竞争接入阶段的长度根据产生各优先级数据的节点所占的比例进行调整。竞争接入阶段又被划分为三个子阶段,子阶段的长度根据数据优先级情况进行动态调整。所有节点在竞争接入阶段按照信道接入策略竞争接入信道。最后仿真结果表明,在吞吐量、能耗和网络时延方面,使用A-MAC协议的网络性能明显优于使用IEEE 802.15.6 MAC和CA-MAC协议的网络性能。     

基于IEEE802.15.6BAN的MAC协议研究

本文在简要概述了无线体域网BAN的定义、关键技术和IEEE 802.15.6标准基础上,利用文献统计法说明BAN中MAC协议研究的重要性,重点系统分析了从传统网络到无线传感网WSN、再到以IEEE 802.15.4和IEEE 802.15.6为基础的BAN的各种MAC协议主要机制和改进方案,阐述了BAN网络的特点,为今后的能进一步提出MAC模型及相关研究奠定基础。     

无线体域网高能效竞争接入机制研究

低能耗是无线体域网WBAN通信最重要的指标.构建了IEEE 802.15.6无线体域网CSMA/CA竞争接入的功耗模型,分析了用户优先级、MAC帧负荷尺寸和数据到达量对信道接入能耗的影响,提出了一种通过数据汇聚传输提高能量效率的增强型信道接入方法.仿真结果表明,在低业务量及混合业务场景下,所提方法能够显著减少信道接入的能量消耗.     

IEEE802.15.6无线体域网CSMA/CA接入机制建模与性能分析

无线体域网是由附着在人体表的可穿戴传感器或植入人体内的生物传感器组成的无线网络.IEEE 802.15工作组于2012年正式发布了用于无线体域网的IEEE 802.15.6通信标准.该标准面向窄带通信主要采用支持QoS区分服务的时隙CSMA/CA接入机制.为深入理解该机制的内在特性,利用Markov链对饱和状态下的退避过程进行建模,并在此基础上分析了各个优先级的吞吐量、成功收包率和延迟等性能.仿真结果验证了模型分析的准确性.分析和仿真结果表明,该标准为不同优先级提供了区分服务,但在饱和状态下最高优先级会抢占大部分信道资源,造成其他优先级的资源短缺.     

体域网基带验证平台设计与实现

测试验证是SoC设计过程中的重要步骤,针对穿戴式体域网基带SoC在验证中的测试向量复杂、射频可靠性要求高、结果多样化等挑战,设计并实现了体域网基带测试验证平台。在硬件设计上,采用高集成度FPGA(Altera Cyclone Ⅲ)、射频芯片(MAX2837)和混合信号前端芯片(MAX19712),提高了系统的可靠性;在软件上,设计了体域网数据流状态机,对体域网基带自动加载多种速率的数据流,验证其对多种健康信息的服务质量(QoS)。该验证平台已经针对自主开发的IEEE802.15.6基带进行了大量的测试验证工作,主要指标满足体域网基带芯片的验证需求,同时也可以扩展应用到其他近距离无线通信芯片的设计验证应用中。     

无线体域网(WBAN)应用关键技术研究

详细介绍了无线体域网(WBAN)的关键技术中的路由协议和传感器技术,介绍了WBAN的组成和无线传感器网络(WSN)系统,描述了组件级功耗优化数字信号处理(DSP)核心,并简要概述了IEEE 802.15.6的物理层和介质访问控制层的标准。     

IEEE 802.15.4区分服务协议性能分析与建模

针对IEEE 802.15.4协议的无线传感网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出一种基于区分服务的马尔可夫链模型以支持实时多媒体应用。该机制的主要思想是根据服务质量要求（时延敏感与否）为不同的数据流分配不同的优先级。不同优先级的数据采用不同的增长因子来更好地减少冲突。此外,为了弥补低优先级数据流,高优先级的数据流在第二次空闲信道评估发现信道空闲时并不立即接入信道而是以一定的概率竞争信道。数学分析表明,对不同数据流设置合理的增长因子和竞争概率能够显著提高高优先级数据流的性能并对低优先级数据影响较少。     

基于802.11b的服务质量保证及性能分析

提出了基于802.11b的双优先级队列和分布式带宽分配机制,在现有的IEEE 802.11协议无线局域网中提高时间敏感业务的性能。该方法可以通过升级设备驱动,在已经大量铺设的无线接入点中设置优先级队列和分布式带宽分配,对时间敏感业务提供高优先级的服务,提高业务性能,避免升级硬件需要的大量成本。为了计算不同业务的延迟,把IEEE 802.11局域网节点模型化为一个M/G/1队列,建立一个无线局域网系统模型,推导出系统延迟时间。性能分析结果表明,该方案可以明显提高时间敏感业务的性能。     

无线体域网移动安全服务应用研究

在IEEE 802.15.6国际标准基础上,对无线体域网WBAN(wireless body area networks)的移动安全服务进行了研究。在安全协议中采用节点标识码取代节点地址,支持了节点的移动安全。另外以时间戳代替随机数,防止了消息重播。通信双方建立一个共享主钥MK(master key),使用MK建立成对临时钥PTK(pairwise temporal key),进行帧的认证与加密通信,有效保证了消息(数据)的安全,提供了节点的移动安全服务。给出了MK、PTK建立的改进过程及其详细流程图。     

AdHoc网络中考虑事件紧急度的跨层QoS保障机制

考虑Ad Hoc网络中事件紧急度,提出一种可以有效改善整体高优先级业务流时延和时延抖动性能的跨层QoS服务质量保障算法.根据时延要求及业务分组距离目的点的跳数信息,评估此业务的紧急度,并在调度传输时充分考虑各个事件的紧急度.在有实时要求的业务发生超时的情况下,通过合适的路由置换方法,改善业务流时延及网络吞吐量.本文重点讨论如何在IEEE802.11e协议基础上实现对指定优先级业务流的服务质量保障.GloMoSim仿真环境下的仿真结果显示该算法与原有IEEE802.11e协议相比,对于高优先级业务,在分组端到端时延、时延抖动以及网络吞吐量方面有较大的改善.     

增强安全性的IEEE802.15.4协议研究

IEEE 802．15．4标准因其低速率、低成本、低功耗、高质量，被认为是无线传感器网络和无线个人域网络的理想实现技术。简要介绍了无线传感器网络及其主要特点和问题，及无线传感器网络的安全需求。提出了增强安全性的IEEE802．15．4协议SE-IEEE802．15．4研究，其中使用公钥加密算法ECC来实现IEEE802．15．4协议的数字签名。最后采用NS-2平台对其进行仿真，并进行了性能和安全性的分析。     

Performance analysis of IEEE 802.15.6 for underground disaster cases

Nowadays, there are many underground working areas, such as mines and tunnels, which are considered with the scope of the hazardous working area. The use of wireless sensor network (WSN) technologies to ensure the safety of the workers as well as the efficient use of the resources in these areas provides great benefits. Our study aims to design a safe system with the help of WSN technologies developed for disaster cases. The proposed architecture using the IEEE 802.15.6 standard on each worker consists of several wireless sensor nodes for sensing temperature, air-flow, humidity, dust, gas concentration, and etc., and a coordinator that manages all these nodes. The performance of the proposed architecture is evaluated using the Riverbed Modeler simulation program in terms of throughput, end-to-end delay, and energy consumption metrics. The analysis shows that the IEEE 802.15.6 standard creates a reliable monitoring and communication network with reasonable service quality in underground areas and tunnels.     

增强安全性的IEEE802.15.4协议研究

IEEE 802.15.4标准因其低速率、低成本、低功耗、高质量,被认为是无线传感器网络和无线个人域网络的理想实现技术。简要介绍了无线传感器网络及其主要特点和问题,及无线传感器网络的安全需求。提出了增强安全性的IEEE802.15.4协议SE-IEEE802.15.4研究,其中使用公钥加密算法ECC来实现IEEE802.15.4协议的数字签名。最后采用NS-2平台对其进行仿真,并进行了性能和安全性的分析。     

ZigBee在加油站管理系统中的应用

ZigBee是一种专为低成本、低速率和低功耗传感器控制网络设计的无线网络协议.本文介绍基于IEEE802.15.4的无线网络协议ZigBee的主要特征,利用ARM微处理器LPC210x和Chipcon公司的CC2420实现基于ZigBee的无线网络应用,并给出该无线传感器网络在加油站管理系统中的应用.     

一种IEEE 802.15.6 Two-Hop 拓扑扩展转发节点选择协议

IEEE 802.15.6标准提供了一种2-Hop的星形拓扑扩展结构用于节省单跳长距离通信带来的能量消耗,但该标准没有指明如何选择转发节点的机制.本文提出了一种IEEE 802.15.62-Hop的星形拓扑扩展结构转发节点选择协议ORR,通过请求转发的Relayed节点k广播包含自己的IDk、数据产生的频率FDatak和请求转发的持续时间TreqLenk的RelayNodeDiscovery消息,请求转发节点为自己转发数据;候选Relaying节点根据自己和已为转发的其他节点数据的能量消耗,在保留自己能量阈值EThreshi的情况下,单播发出响应RelayInfo消息;RelayInfo消息包含节点i自己的IDi,平均信噪比AvgSNRik和能提供转发的最长数据时间TmaxLenik;节点k根据这些参数选择最优或重新选择转发节点,提高了网络可靠性.性能分析与模拟实验表明:该协议在网络寿命和网络吞吐量方面优于传统的IEEE 802.15.6策略.     

基于802.15.4协议与嵌入式系统的无线传感器网络应用开发

无线传感器网络是传感器、微机电、网络通讯三者发展到一个较高水平后的一种结合应用。IEEE802.15.4是IEEE协会2003年发布一种近距离小功率无线通讯协议,其低功耗、低成本、应用简单的特性正好是无线传感器网络需求的;嵌入式系统也已经发展到进入了SoC(SystemonChip)的第三阶段,高效能、使用简易与成本低廉是其最大的特点。本文探讨了使用IEEE802.15.4协议,利用廉价的单片机、传感器模块与射频模块组成低成本的无线传感器网络开发思路,并使用一个车胎压力报警系统作为例子。     

Zig Bee无线网络协议层在Linux系统中的构建

Zig Bee是基于IEEE 802.15.4的低速低耗电的无线网络技术,在目前广泛使用的开放式Linux操作系统上开发使用,首先,应解决ZigBee无线协议在Linux系统中的移植,而其移植的主要技术在于无线网络协议层在Linux系统中的构建。在深入研究IEEE80.15.4/ZigBee网络协议层工作机制和Linux网络子系统协议基础上,设计Linux-Zig Bee网络协议层,分析Zig Bee网络层实现的关键技术。最终,提出在Linux系统中实现Linux-Zig Bee无线网络结构的可靠框架,并进行分析。