[发明专利]一种低数据率无线体域网MAC协议

说明书

本发明公开了一种低数据率无线体域网MAC协议，首先进行低数据率无线体域网MAC协议设计：对低数据率无线体域网MAC协议的进行环境与功能分析，并基于此进行协议元素设计，尤其是协议超帧结构以及运作过程；再对低数据率无线体域网MAC协议性能评价与优化方法研究：研究适用于所研究MAC协议的性能评价方法，并研究优化协议性能的方法以及协议对运行环境的自适应算法；最后进行低数据率无线体域网MAC协议的仿真与应用：基于协议设计与性能评价及优化算法，在OMNeT++平台上对协议进行仿真，并在硬件平台上开发相应的原型系统。本发明的有益效果是能够大大提高能量利用效率，延长节点及网络寿命。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种低数据率无线体域网MAC协议。

背景技术

微机电系统、无线通信、智能传感器等技术的进步促成了无线体域网(WBAN)的诞生。WBAN具有设备微型化、智能化、低功耗、无线通信等突出优点，在医疗监护、个人保健、体育训练、运动监测、游戏娱乐、人员状况监测等领域具有广阔的应用前景。一个WBAN通常由一个协调器节点和几个到几十个传感器/执行器节点组成。低数据率WBAN的实现需要MAC协议的支持。MAC协议是WBAN的关键支撑技术，负责协调WBAN节点接入共享信道，决定了信道获取方式，并直接操作最大能耗部件—天线，对WBAN性能具有重要的影响。

WBAN MAC协议需要从实际应用出发，考虑网络环境与结构、数据模式、QoS要求、节点移动性等因素进行设计。目前国内外研究者已经设计开发了许多专门的MAC协议，比如DQBAN、EELDC-MAC、Med-MAC、BodyMAC、802.15.6等等。一般来说，这些协议考虑了各种应用所产生流量的特征，使用载波侦听与冲突避免(CSMA/CA)与时分复用(TDMA)两种机制来适配各种流量。但是，这些协议应用于低数据率WBAN仍存在一些缺点。TDMA在能量使用效率，带宽利用率以及传输流量水平方面都优于CSMA/CA。但是TDMA不能适应网络变化，且TDMA需要时间同步的支持。目前研究者们己经达成共识，CSMA/CA比较适合具有较低随机数据流量与较高网络动态性的场景，而TDMA比较适合具有较高周期性数据流量且网络动态性较低的场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低数据率无线体域网MAC协议，本发明的有益效果是适用于低数据率WBAN，能够实现一种新型的低占空比WBAN，低数据率WBAN能够大大提高能量利用效率，延长节点及网络寿命。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

①低数据率无线体域网MAC协议设计：对低数据率无线体域网MAC协议的进行环境与功能分析，并基于此进行协议元素设计，尤其是协议超帧结构以及运作过程；

②低数据率无线体域网MAC协议性能评价与优化方法研究：研究适用于所研究MAC协议的性能评价方法，并研究优化协议性能的方法以及协议对运行环境的自适应算法；

③低数据率无线体域网MAC协议的仿真与应用：基于协议设计与性能评价及优化算法，在OMNeT++平台上对协议进行仿真，并在硬件平台上开发相应的原型系统。