基于IEEE 802.15.6无线体域网MAC协议的研究

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无线体域网(WBAN)是一种将节点分布于人体表及体内,在人体范围内进行通信的新型无线传感器网络,主要用于实时地监测、获取人体生理数据,为人体的生理状态判断提供数据支持。目前,WBAN在我们日常生活、医疗、娱乐等领域已有很多应用。WBAN节点的能量由电池提供,能量是受限的,因此降低能耗,提高网络生存期成为无线体域网协议的研究重点。IEEE802.15.6标准适用于人体周围或人体内(但并不仅限于人体)的短距离无线通信。它使用现行的ISM以及其他经过医疗,管理权威机构批准的频带,支持QoS,尤其满足WBAN的低功率,高数据传输速率(最高达10Mbps)的通信要求。该标准主要规定了WBAN物理层帧结构、MAC层的帧结构和信道接入方式。本文首先介绍了无线体域网的研究背景、发展现状、网络特点和应用场景,其次简述了WBAN的支撑标准IEEE802.15.6的物理层和MAC的相关规定,再次介绍了常用的几种MAC信道访问协议以及针对它们存在的缺点所提出的改进协议,如Z-MAC、S-MAC、DEANA等。在理解OPNET仿真平台的建模机制和仿真原理的基础上,在该仿真平台对Aloha、CSMA和TDMA协议的网络性能进行仿真与分析。最后提出了一种新的IEEE802.15.6标准的超帧结构,同时在MAC超帧中的CAP阶段采用了Slotted-Aloha机制、CFP阶段采用了TDMA接入方式,重点研究了影响Slotted-Aloha机制性能的几个关键因素,通过仿真确定了Slotted-Aloha机制的中时隙宽度的值。在文章的最后部分展望了未来本课题在无线体域网MAC协议的重点研究方向。
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