无线体域网MAC层IEEE802.15.6协议研究

在无线体域网中,IEEE 802.15.6协议可以满足不同的体域网应用要求。控制无线信道和能量消耗的MAC层协议在保障高服务质量,低功耗和高数据传输率方面有更好的保障。通过与IEEE 802.15.4协议进行实验对比,表明区分业务优先级的IEEE 802.15.6协议在低能耗的前提下,保证了高优先级业务传输的可靠性,具备更低的数据丢包率,适用于各种要求高数据传输率,高服务质量和高安全性的医疗和非医疗应用。     

基于优先级的无线体域网MAC协议研究

由于体域网节点能量有限,不易更换,因此降低节点能耗,对延长节点和网络生存期十分重要。针对体域网在医疗领域应用的特点,根据数据业务类型和数据量的大小,采用设置优先级的策略,提高节点发包成功率,降低碰撞,以达到减少网络整体时延,降低节点能耗的目的。     

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.     

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Max-Min模型的无线体域网路由协议

针对无线体域网(WBAN)节点能量的有限性,基于多径路由机制和Max-Min模型提出了一种能效路由协议。该路由协议在路由过程中使剩余能量最小的节点的剩余能量尽可能大,从而均衡了网络中节点的能耗,延长了网络生存时间。通过MATLAB对该路由协议进行仿真,并与基于Min模型的路由协议进行对比,结果表明,基于Max-Min模型的路由协议相对于基于Min模型的路由协议能够更好地均衡节点的能耗,并延长网络生存时间。     

基于模糊逻辑算法的无线医疗体域网MAC协议研究

针对无线医疗体域网的能量受限问题,提出了一种利用模糊逻辑控制理论来减少单个节点射频装置工作频次的MAC协议——FL-MAC。该协议通过模糊逻辑算法过滤掉网络中需要发送的正常生理信息,减少数据流量,保证时隙的引入,确保对突发事件的及时处理。仿真结果表明,该协议相比于ASCEMAC和DQBAN-MAC等模糊逻辑协议,延长了网络节点的生命周期,降低了整个网络的时延。     

高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

针对现有太赫兹无线个域网MAC协议存在的基于动态均衡思想的网络不稳定、不合理的竞争窗口导致退避时间过长,以及所分配CTA长度大于节点的时隙请求量时会导致时隙剩余3个问题,提出了一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议——HTLL-MAC(High Throughput and Low Latency MAC protocol)。HTLL-MAC协议通过基于动态均衡思想的接入机制提高网络稳定性,引入动态更改重传竞争窗口方法缩短了退避所需时间,并且启用CTA剩余时隙机制充分利用剩余时隙,从而达到增加网络吞吐量、降低数据传输时延的效果。理论分析验证了HTLL-MAC协议的有效性。仿真结果表明,相较于IEEE 802.15.3c和HTLD-MAC的MAC层,吞吐量提高了6.15%,数据平均时延降低了32.53%。     

基于IEEE 802.15.6的体域网基带接收算法

目前体域网(BAN)物理层相关算法的研究均基于自己设计的物理层方案.基于IEEE 802.15.6标准的物理层规范设计了BAN基带接收端的相关算法并进行了仿真分析.由于传输数据的突发性,首先基于前导序列设计了分组检测方案,获得数据的起始时刻与粗定时同步,然后进行频偏估计并进行频率补偿消除频偏的影响,最后利用扩展序列实现精确的符号定时同步.仿真结果表明:设计方案具有较好的解调性能.     

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。     

无线体域网技术研究

体域网技术是无线传感器网络研究的一个重要应用方向,在远程医疗、健康监护等领域有着广阔的应用前景,该技术的应用对解决看病难看病贵等问题和应对人口老龄化问题方面有着重要的实际意义.对体域网技术进行了详细的阐述,给出了体域网技术的概念和应用领域.然后,并根据现有的研究总结给出了一个面向医护领域的典型的体域网体系结构.从无线通信、介质访问控制、安全等几个体域网重点研究方向,讨论了当前体域网研究的热点.最后,给出总结并作出展望.     

基于功率控制的无线传感器网络MAC协议研究

本文提出了一种无线传感器网络自适应功率控制MAC协议APC-SMAC。APC-SMAC协议首先通过建立基于最优邻居节点数的功率调度表,提高信道利用率,减少通信能耗,另一方面对干扰节点发送反馈帧控制其进入睡眠,从而提高了网络数据吞吐量,减少了网络延迟。实验结果表明该协议在网络吞吐量、网络时延和平均能耗上均有了较大的提高。     

支持区分服务的无线传感器网络802.11 MAC协议

针对无线传感器网络不能提供数据流优先级区分的问题,提出了一种基于IEEE802.11MAC协议的改进机制。该机制通过引入新的控制分组,使目的节点可以拒绝接收来自低优先级节点的数据,从而确保了高优先级数据业务的服务质量。数学分析表明,该机制能够使高优先级数据流占用更多的带宽,并且降低了高优先级数据流的分组丢弃概率。能耗分析表明,高优先级数据业务能耗低于低优先级数据业务,随着节点密度的增加,该机制节能效果逐渐明显,适合于节点密度高的无线传感器网络。     

一种低延时的无线传感器网络MAC协议

针对典型无线传感器网络X-MAC协议在多跳环境下累积延迟问题,提出一种具有低时延的Ex-MAC协议。利用管理邻居节点工作周期和虚通道算法,使得虚通道中的所有节点近似于同步,从而减少数据传输延迟,而且不需要交换同步控制帧。仿真结果与X-MAC协议相比,减少了端到端的延迟和数据包冲突的几率,提高了网络的吞吐量。     

基于生成树的无线传感器网络MAC协议

简要分析了无线传感器网络(W SNs)MAC层协议,针对MAC协议在节能和时延方面的不足,提出了一种基于生成树的MAC协议(ST-MAC)。以汇聚点为根节点,创建一个由网络中所有节点组成的生成树。ST-MAC采用TDMA接入方式,其固有的低工作周期提高了网络性能。性能分析和实验结果表明:相对S-MAC,ST-MAC在能量节省和时延方面有较好的效果。     

基于自适应更新的无线传感网络MAC协议

针对无线传感器网络节点能量受限问题,提出了一种新的自适应更新异步MAC协议——AU-MAC协议。该协议以睡眠与工作状态切换、异步方式和自适应更新相结合的办法有效延长了网络寿命,减少了节点能耗。AU-MAC协议通过采用发方监听、接方激活数据传输,提高了信道利用的有效性。并且,它以建立邻居节点信息表,引入自适应更新机制,来减少空闲监听。在NS2网络仿真平台对提出的AU-MAC协议的性能进行了仿真评估。仿真结果表明,AU-MAC协议在保持相当的吞吐量以及端—端延迟的基础上,使无线传感器网络的能量有效性得到了改善。     

一种低能耗低延时的无线传感器网络MAC协议

传感器网络中数据从多个源节点向sink节点的转发形成数据汇集树,针对此汇集树提出低能耗低延时的LD MAC（Low Delay MAC）协议,解决以往MAC协议中能耗和延时的矛盾问题。LD MAC一方面采用异步duty cycle机制降低能耗,另一方面,从源到sink节点的转发路径上的节点逐个推迟帧的发送起始时间,依次进行接收与发送,减少数据在传输过程中的延时。分析和实验表明LD MAC较好地解决了能耗和延时的矛盾问题。     

一种高吞吐量低时延的太赫兹无线个域网MAC协议

现有MAC协议在设计时未考虑太赫兹无线链路的衰减特性,难以稳定工作从而影响网络性能。针对此问题,提出一种适用于太赫兹无线个域网环境的高吞吐量低时延MAC协议—HTLD-MAC(A High Throughput and Low Delay MAC protocol for terahertz wireless personal area networks)。HTLD-MAC协议通过采用基于信道质量预留时隙机制以及自适应确认机制,能够合理分配超帧时隙资源、提高网络吞吐量,降低数据时延。仿真表明相较IEEE802.15.3c和ES-MAC协议,HTLD-MAC在太赫兹链路质量较差情况下具有更好的网络性能。     

无线传感器网络中一种竞争窗口自适应MAC协议

媒体访问控制(MAC)协议是保证无线传感器网络(WSNs)高效通信的关键网络协议之一。MAC层协议设计的是否合理将严重影响网络的性能。介绍了现有MAC协议分类和主要MAC协议。分析了WSNs中典型的S-MAC协议,针对S-MAC协议在载波侦听时采用固定竞争窗口的弊端,提出了一种新型的能够根据流量变化对竞争窗口进行动态调整的新的MAC协议ASMAC,利用NS2对ASMAC进行了仿真,证明了新的ASMAC不仅能够显著地提高吞吐量,降低时延,还能有效提高能量效率,在提高网络性能的同时达到节能的目的。