融合功控及定向天线技术的无线体域网接入协议分析-analysis of wireless body area network access protocol with power control and directional antenna technology.docxVIP

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2018-05-30 发布于上海
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融合功控及定向天线技术的无线体域网接入协议分析-analysis of wireless body area network access protocol with power control and directional antenna technology.docx

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融合功控及定向天线技术的无线体域网接入协议分析-analysis of wireless body area network access protocol with power control and directional antenna technology

摘要无线体域网是一种以人体为中心，由人体表面、内部或周围的设备组成的短距离无线通信网络。由于其特殊的应用场景，无线体域网中的节点能量严重受限并且要求具有高服务质量。因此，本文对融合功率控制及定向天线技术的无线体域网接入协议进行研究。本文首先深入研究了IEEE802.15.4标准的媒体接入规范以及必威体育精装版公布的无线体域网标准IEEE802.15.6媒体接入规范，并比较了两者的区别。考虑到IEEE802.15.4标准简单性以及应用相对成熟等优点，本文在IEEE802.15.4标准的基础上提出一种基于动态功率控制的中继协议。该协议将动态的功率控制算法和中继结合起来，自适应地调整网络的拓扑结构并改变超帧结构以支持拓扑结构的变化，仿真结果表明该协议能够有效地延长网络的生存期。此外，本文还对定向天线技术在无线体域网中的应用进行探索性研究，提出一种基于优先级轮询的定向媒体接入协议，分析表明该协议能够节省节点能量、降低网络分组平均时延。最后总结全文工作并对发展前景进行展望。关键词：无线体域网媒体接入控制协议功率控制中继定向天线技术AbstractWirelessbodyareanetwork(WBAN)isashort-rangewirelesscommunicationnetworkwhichishuman-centeredwithseveraldeviceslocatedin,onoraroundhumanbody.Comparedwithgeneralwirelessnetwork,energyisseverelyconstrainedinWBANbecauseofitsspecialapplications,combinedwithhighQoSsupport.Therefore,thisthesisconductsresearchonmediumaccesscontrol(MAC)protocolinwirelessbodyareanetworks(WBANs)integratedwithpowercontrolanddirectionalantennatechnology.ThethesisfirstlystudiesthemainfunctionsoftheIEEE802.15.4standardandthenewlyreleasedstandardforWBAN–IEEE802.15.6,atthesametime,themaindifferencesofthetwostandardsarewelldiscussed.ConsideringthesimplicityandrelativelymaturityinapplicationsoftheIEEE802.15.4,anenergy-efficientrelayMACwithdynamicpowercontrolisproposedbasedonIEEE802.15.4superframewhichintegratesrelay,dynamicpowercontrolalgorithmandtopologyadjustment.Simulationresultsdemonstratethattheprotocolefficientlyprolongsthenetworklifetime.Furthermore,thethesisconductsexploratoryresearchondirectionalantennastechnologyusedinWBAN.AndadirectionalMACprotocolisproposedemployingpollingschemebasedonpriority.Thequalitativeanalysisshowsthattheprotocolcanbeenergysavinganddecreasetheaveragepacketsdelay.Finally,thewholeresearchworksinthethesisareconcludedandfutureexpectationsaremade.Keywords:WBANMACpowercontrolrelaydirectionalantennastechnology目录第一章绪论.....................................................................................................................11.1研究背景及意义........................................................................