【摘 要】
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无线人体传感器网络(Wireless Body Sensor Networks,WBSNs)主要用于对人体的健康进行实时监测。介质访问控制(Media Access Control,MAC)协议在确保WBSNs正常运行上扮演了重
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无线人体传感器网络(Wireless Body Sensor Networks,WBSNs)主要用于对人体的健康进行实时监测。介质访问控制(Media Access Control,MAC)协议在确保WBSNs正常运行上扮演了重要的角色。然而,目前提出的MAC协议仍然有较大的能耗和时延问题。为了减少传感器节点的能耗和缩短数据传输的时延,本文提出了两种无线人体传感器网络的MAC协议,分别应用于较大流量的人体传感器网络和较小流量的人体传感器网络。主要内容概括如下:1)针对较大流量的人体传感器网络提出了一种能量高效和紧急感知的MAC(Energy-Efficient and Emergency-Aware MAC,EEEA-MAC)协议。为了减少能耗和紧急数据时延,该方法提出源节点采用CSMA/CA而中继节点采用混合CSMA/CA-TDMA发送数据。此外,该方法还设计了一种随着拥有紧急数据的节点数不同而呈现三种变化的超帧结构。该方法提出源节点采用CSMA/CA而不是混合CSMA/CA-TDMA,这样可以使紧急数据及时以竞争的方式被发送。同时,采用CSMA/CA方式的节点可以自主竞争发送数据,避免了TDMA方式的众多信标帧发送,因此可以减少能耗。不同于已有方法,该方法在非争用期引入了侦听机制。节点在发送数据前会侦听是否有紧急数据以决定是否要发送它自己的数据,使得紧急数据可以抢占其他数据的时隙来被发送,从而及时处理紧急数据。仿真结果显示在两跳网络的基础上,EEEA-MAC与IEEE 802.15.4和IEEE 802.15.6相比,在能耗和时延方面都展示了较大的逻辑优越性。2)针对较小流量的人体传感器网络提出了一种基于优先级梯度增加时隙数的MAC协议。该方法首先根据节点的数据类型和节点当前健康参数将节点优先级分为四个等级。然后根据节点优先级梯度增加节点时隙数并确定候选时隙方案,并根据节点效用公式选出效用最大的候选时隙方案作为次优时隙分配方案。最后根据节点优先级和次优时隙分配方案决定各节点传输各个数据的顺序。该方法确保在时隙分配公平的前提下降低时隙分配的复杂度以及缩短数据传输的时延。仿真结果证明该方法在节点总效用和节点传输数据的时延上具有逻辑有效性。
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