[發明專利]一種人體局域網跨層協作路由方法及系統

在審

• 申請號: 201310302933.1
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN104301213A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 禹忠;郭陽
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: H04L12/701
• 分類號: H04L12/701;H04W40/02
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 蔣雅潔;張穎玲

技術領域

本發明涉及人體局域網（WBAN）無線通信的WBAN節點間協作通信技術，尤其涉及一種基于協作異步多信道-媒體接入控制層-避免過度信道阻塞（CAM-MAC-ARCB，Cooperative?Asynchronous?Multichanne-Media?Access?Control-Avoiding?redundant?channel?blocking）的WBAN跨層協作路由方法及系統。

背景技術

Ad?hoc網絡作為多跳、自組織網絡，是由若干無線節點構成的一個無中心的、多跳的、自組織的對等式通信網絡，各個節點既可以作為主機，又可以作為路由器轉發其他節點的數據。Ad?hoc特性的特性是可以快速、靈活、方便地支持用戶的移動性，并能夠實現最廣泛的、完全意義上的連續、無縫多媒體通信，因此，成為無線通信的研究熱點。媒體接入控制（MAC，Media?Access?Control）協議的設計是Ad?hoc網絡的關鍵技術之一

WBAN的Ad?hoc特性和為病人提供持續監護的能力使WBAN在從醫院監護到緊急響應和人道救援等場景得到廣泛應用。典型的WBAN包括一個集線器和若干個無線傳感器組成的節點，既可以置于體外又可以植入體內，這些傳感器持續測量各種生理信號參數，包括心電圖信號、血氧含量、體溫和血壓等。獲得的數據發送到集線器，然后由集線器把傳感器采集的數據合并后發送給位于醫院的計算單元。使用該WBAN技術可以實現經濟且高質量的醫療監護。

近年來，WBAN技術由于在健康監護方面效率的提高，其已經受到了各界的廣泛關注。傳統的WBAN使用的傳感器是低功耗單發送設備，在MAC層使用一個信道用于數據傳輸。然而這些設備的性能會隨著傳感器密度的增加而下降，因為采用一個信道，傳感器多了，傳輸數據多了，勢必造成占用一個信道傳輸數據導致的信道擁塞。對抗這種性能下降的一種方法就是在MAC層開發利用多信道，通過傳感器節點之間的相互協作來實現信道利用的最優化。

近年來，針對WBAN開展的研究眾多，主要集中在WBAN網絡的數據發送和能效上，采用WBAN技術在為近體醫療護理提供便利的同時，還面臨著以下有待解決的問題：

首先，如何確保有效地采集和傳輸數據的能力；

其次，如何實現WBAN與周圍網絡中的傳感器網絡相互作用以提高能效，因為考慮到即使允許WBAN傳感器直接向外部的WiFi接入點傳輸數據，該過程也是低能效的。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種WBAN跨層協作路由方法及系統，能確保有效地采集和傳輸數據的能力，及加強節點間協作以提高能效。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種人體局域網跨層協作路由方法，該方法包括：

在多個人體局域網WBAN之間、WBAN和其周圍一個或多個傳感器之間、或者WBAN周圍多個傳感器之間執行節點協作的多跳數據傳輸；

根據所述節點協作的多跳數據傳輸進行負載感知，獲得節點的負載信息；

根據節點的負載信息實現基于梯度的路由選擇。

其中，所述執行節點協作的多跳數據傳輸時，節點用于傳輸多種流量類型的話務數據，包括WBAN內的生理參數和/或WBAN周圍的環境參數；

該方法還包括：所述實現基于梯度的路由選擇時進一步要考慮所述話務數據的優先級。

其中，該方法還包括：所述根據所述節點協作的多跳數據傳輸進行負載感知時，創建節點的虛擬拓撲結構。

其中，所述獲得節點的負載信息具體包括：根據所述節點的虛擬拓撲結構感知節點的負載信息。

其中，所述創建節點的虛擬拓撲結構，具體包括：

作為匯聚節點的節點監聽其周圍節點協作的協商過程，所述協商過程中每個節點在其控制時間內傳輸路由選擇的探測請求，所述探測請求包括資源、目的地址和請求信道；

在每個節點創建包括直接相鄰節點和間接相鄰節點的相鄰節點分類映射關系；

根據所述探測請求和所述相鄰節點分類映射關系創建節點的虛擬拓撲結構。

其中，所述根據節點的負載信息實現基于梯度的路由選擇，包括以下任意一種方式：

方式1：根據作為匯聚節點的節點所收集的負載信息實現基于梯度的路由選擇；

方式2：根據作為匯聚節點的節點所收集的負載信息、及預測負載信息的估計實現基于梯度的路由選擇；

其中，所述預測負載信息的估計基于已收集的負載信息的指數平均值來實現；