基于ieee 802.15.6无线体域网mac协议的分析based on the ieee 802.15.6 wireless work mac protocol analysis.docx

摘要
无线体域网(WBAN)是一种将节点分布于人体表及体内,在人体范围内进行通信的新型无线传感器网络,主要用于实时地监测、获取人体生理数据,为人体的生理状态判断提供数据支持。目前,WBAN 在我们日常生活、医疗、娱乐等领域已有很多应用。WBAN 节点的能量由电池提供,能量是受限的,因此降低能耗, 提高网络生存期成为无线体域网协议的研究重点。
IEEE 标准适用于人体周围或人体内(但并不仅限于人体)的短距离无线通信。它使用现行的 ISM 以及其他经过医疗,管理权威机构批准的频带,支持
QoS,尤其满足 WBAN 的低功率,高数据传输速率(最高达 10Mbps)的通信要求。该标准主要规定了 WBAN 物理层帧结构、MAC 层的帧结构和信道接入方式。
本文首先介绍了无线体域网的研究背景、发展现状、网络特点和应用场景, 其次简述了 WBAN 的支撑标准 IEEE 的物理层和 MAC 的相关规定,再次介绍了常用的几种 MAC 信道访问协议以及针对它们存在的缺点所提出的改进协议,如 Z-MAC、S-MAC、DEANA 等。在理解 仿真平台的建模机制和仿真原理的基础上,在该仿真平台对 Aloha、CSMA 和 TDMA 协议的网络性能进行仿真与分析。
最后提出了一种新的 IEEE 标准的超帧结构,同时在 MAC 超帧中的 CAP 阶段采用了 Slotted-Aloha 机制、CFP 阶段采用了 TDMA 接入方式,重点研究了影响 Slotted-Aloha 机制性能的几个关键因素,通过仿真确定了 Slotted-Aloha 机制的中时隙宽度的值。在文章的最后部分展望了未来本课题在无线体域网 MAC 协议的重点研究方向。
关键词:无线体域网 IEEE MAC 协议 Slotted-Aloha TDMA
ABSTRACT
Wireless body work (WBAN) is a new Wireless work, which distributes nodes on or inside a human body, operates in the close vicinity of the body. It provides real-time monitoring and human physiological data to determine the human physiological condition. Currently, WBAN has many applications in our daily lives, such as health care, entertainment and other fields. WBAN nodes are energy-limited because the battery provides energy, and therefore to reduce energy consumption, improve work’s lifetime is the key points of wireless body work protocol.
IEEE is a standard for short-range, municatio n in the vicinity of, or inside a human body (but not limited to humans). It uses existing industrial scientific medical(ISM) bands as well as frequency bands approved by national medical and/or regulatory authorities. Support for quality of service (QoS), extremely low power, and data rates up to 10 Mbps is required. The standard defines a PHY frame structure, Medium Access Control (MAC) frame structure and channel access methods.
This thesis first introduces the research background, development status, network
features and application scenarios of wireless body work, then b