无线体域网QoS协议的设计与优化.pdfVIP

摘要 摘要 无线体域网是一种使中心个人终端可以和与人体相关的传感器节点相互通 信的低功耗网络。它主要应用于电子健康、娱乐、体育训练等方面。 与传统的网络不同，无线体域网研究中的一个重要挑战是传感器节点动态 且异质性的服务质量(QoS)要求，即数据率、时延和传输成功概率的要求。这 种要求是由人体及其周围高度复杂的物理环境引起的。无线体域网的另一个重 要需求是在这种资源受限的网络中对能量效率的保障。 因此，本文将合理地设计无线体域网的通信协议，以便提供高效可靠的信 道接入和资源调度，从而保障系统的QoS和能量效率。基于无线体域网的特 点，本文首先提出了一种自适应的高服务质量媒体接入控制(MAC)协议。基 于混合型的超帧结构，该MAC协议使用情境感知和信道感知功能来应对无线 体域网的动态特性。同时，该MAC协议还引入了一种选择性的同步机制来减 小能量开销。仿真结果显示，该MAC协议具有良好的性能，且在有效性和可 靠性间作了合理的折中。其次，本文提出了一种基于QoS的跨层资源最优调度 方案。通过对无线体域网物理层的信道建模、MAC层的接入控制，本文根据系 统应用层的QoS限制条件，提出了基于QoS的传输顺序和传输时间最优调度 方案。该调度方案可以使得系统在满足数据率和传输成功概率的条件下，最小 化了系统能量消耗。同时，本文还对无线体域网的链路层建模，从而分析了该 调度方案的时延性能。仿真结果显示，该调度方案可以保障QoS和能量效率， 且特别适合于异质性的无线体域网。 关键词：无线体域网，QoS，能量效率，MAC协议，资源最优调度 ABSTRACT WirelessArea Body a low Network(WBAN)ispromising network power thatenables the communicationsbetweenarea sensornodes body andacentral personalserver·It at targetsmany as applications，such and sport training． Differentfrom other of types networks，one for important WBAN challenge 1sthatthe of quality terms ofdata service(QoS)requirement，in rate，latency’ and delivery sensornodes probability,ofwillbe and