[發(fā)明專利]一種低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811356968.2
• 申請日: 2018-11-15
• 公開（公告）號: CN109391625A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張重慶;蘇禮輝;李賽
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04W80/00;H04W84/10
• 代理公司: 北京匯捷知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明公開了一種低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議，首先進(jìn)行低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計：對低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的進(jìn)行環(huán)境與功能分析，并基于此進(jìn)行協(xié)議元素設(shè)計，尤其是協(xié)議超幀結(jié)構(gòu)以及運作過程；再對低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議性能評價與優(yōu)化方法研究：研究適用于所研究MAC協(xié)議的性能評價方法，并研究優(yōu)化協(xié)議性能的方法以及協(xié)議對運行環(huán)境的自適應(yīng)算法；最后進(jìn)行低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的仿真與應(yīng)用：基于協(xié)議設(shè)計與性能評價及優(yōu)化算法，在OMNeT++平臺上對協(xié)議進(jìn)行仿真，并在硬件平臺上開發(fā)相應(yīng)的原型系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是能夠大大提高能量利用效率，延長節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)、無線通信、智能傳感器等技術(shù)的進(jìn)步促成了無線體域網(wǎng)(WBAN)的誕生。WBAN具有設(shè)備微型化、智能化、低功耗、無線通信等突出優(yōu)點，在醫(yī)療監(jiān)護(hù)、個人保健、體育訓(xùn)練、運動監(jiān)測、游戲娛樂、人員狀況監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。一個WBAN通常由一個協(xié)調(diào)器節(jié)點和幾個到幾十個傳感器/執(zhí)行器節(jié)點組成。低數(shù)據(jù)率WBAN的實現(xiàn)需要MAC協(xié)議的支持。MAC協(xié)議是WBAN的關(guān)鍵支撐技術(shù)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)WBAN節(jié)點接入共享信道，決定了信道獲取方式，并直接操作最大能耗部件—天線，對WBAN性能具有重要的影響。

WBAN MAC協(xié)議需要從實際應(yīng)用出發(fā)，考慮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模式、QoS要求、節(jié)點移動性等因素進(jìn)行設(shè)計。目前國內(nèi)外研究者已經(jīng)設(shè)計開發(fā)了許多專門的MAC協(xié)議，比如DQBAN、EELDC-MAC、Med-MAC、BodyMAC、802.15.6等等。一般來說，這些協(xié)議考慮了各種應(yīng)用所產(chǎn)生流量的特征，使用載波偵聽與沖突避免(CSMA/CA)與時分復(fù)用(TDMA)兩種機(jī)制來適配各種流量。但是，這些協(xié)議應(yīng)用于低數(shù)據(jù)率WBAN仍存在一些缺點。TDMA在能量使用效率，帶寬利用率以及傳輸流量水平方面都優(yōu)于CSMA/CA。但是TDMA不能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變化，且TDMA需要時間同步的支持。目前研究者們己經(jīng)達(dá)成共識，CSMA/CA比較適合具有較低隨機(jī)數(shù)據(jù)流量與較高網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性的場景，而TDMA比較適合具有較高周期性數(shù)據(jù)流量且網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性較低的場景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議，本發(fā)明的有益效果是適用于低數(shù)據(jù)率WBAN，能夠?qū)崿F(xiàn)一種新型的低占空比WBAN，低數(shù)據(jù)率WBAN能夠大大提高能量利用效率，延長節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)壽命。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是按照以下步驟進(jìn)行：

①低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議設(shè)計：對低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的進(jìn)行環(huán)境與功能分析，并基于此進(jìn)行協(xié)議元素設(shè)計，尤其是協(xié)議超幀結(jié)構(gòu)以及運作過程；

②低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議性能評價與優(yōu)化方法研究：研究適用于所研究MAC協(xié)議的性能評價方法，并研究優(yōu)化協(xié)議性能的方法以及協(xié)議對運行環(huán)境的自適應(yīng)算法；

③低數(shù)據(jù)率無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議的仿真與應(yīng)用：基于協(xié)議設(shè)計與性能評價及優(yōu)化算法，在OMNeT++平臺上對協(xié)議進(jìn)行仿真，并在硬件平臺上開發(fā)相應(yīng)的原型系統(tǒng)。