学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

躯体传感器网络的高能效MAC协议设计与实现

作　者: 王博
导　师: 陈伟
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 躯体传感器网络 高能效 MAC协议 医疗监护
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 56次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


无线传感器网络技术的发展逐渐渗透进入多元化的生物医学应用领域。生物和生理传感器、低功耗集成电路、计算机科学以及无线通信等技术的快速成长,使得无线传感器网络朝着新一代的传感研究方向发展。这种无线传感器网络更加适用于不同的应用领域,例如,道路交通拥挤程度的监测、农业植物生长状态的监护、基础设施施工情况的检验以及人体生理健康状态的健康护理等等。然而,由于医疗健康监护领域的特殊特性使其对无线通信中的传输延时、服务质量和能量消耗等有着一定的要求,特别是在急诊的环境中更是如此。本文的工作就是围绕无线传感器网络的其中一个分支方向,躯体传感器网络(BodySensor Networks,BSN)而展开,它是一个丰富的跨学科领域,是医疗卫生保健系统的革命性工程,它用低成本的方式通过互联网将实时更新的医疗数据和持续、动态的健康监护紧密结合在一起。大量的智能生理传感器可集成到一个可穿戴的无线躯体传感器网络系统中,该系统能用于患者病情的早期诊断。本文针对穿戴式医疗监护设备的能耗问题,提出了一种专门为躯体传感器网络设计的高能效、低复杂度改进的介质访问控制(Media Access Control,MAC)协议。该MAC协议通过去除不必要的控制帧信息以及采取非对称方式将大量的控制和处理工作移至中心主节点进行,提高传感器节点的能量效率,实现冲突避免。同时采用不同帧丢失的数据重发机制能够重新找回已丢失的数据,保证生理信息的完整性,更加准确的将特殊环境的数据发送至控制端。另外,自适应调节的时间同步机制能够控制时间同步间隔时间,能大范围的改善由于时间同步带来的数据相关性不匹配等问题,适应不同的生理应用。此外,本文还引出自主设计的躯体传感器网络硬件开发平台,它能提供在体生理信息监护和人体近端无线数据通信功能。躯体传感器网络高能效MAC协议在此平台上完全实现,并对其功耗、无线性能、丢包率、网络吞吐量和能量消耗性能进行测试与评估,结果表明该MAC协议具有较高的能量效率。最后,三个基于躯体传感器网络开发平台的推广实验说明该硬件平台及MAC协议工作稳定可靠。躯体传感器网络开发平台将在泛在式健康监护、远程医疗、穿戴式医疗设备以及其他新兴生物医学领域有着广泛的应用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 论文研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究的现状及动态  10-11
  1.3 论文主要内容及结构  11-12
第2章 躯体传感器网络概述  12-17
  2.1 躯体传感器网络的概念  12-13
  2.2 躯体传感器网络的结构  13-14
  2.3 躯体传感器网络的特点  14-15
  2.4 躯体传感器网络的研究内容  15-17
第3章 躯体传感器网络的高能效MAC协议设计  17-28
  3.1 现有躯体传感器网络的MAC协议介绍  17-20
    3.1.1 H-MAC  17-18
    3.1.2 BSN-MAC  18-19
    3.1.3 MedMAC  19-20
  3.2 基于BSN的改进冲突避免机制  20-24
    3.2.1 传统RTS/CTS/DATA/ACK握手机制  21-22
    3.2.2 改进的DR & ACK/DATA握手机制  22-24
  3.3 基于BSN的数据恢复方法  24-25
  3.4 基于BSN的自适应时间同步机制  25-27
  3.5 本章小结  27-28
第4章 躯体传感器网络的MAC协议实现与分析  28-39
  4.1 躯体传感器网络的硬件平台设计  28-32
    4.1.1 现有BSN的硬件平台介绍  28-30
    4.1.2 自主开发的通用BSN硬件平台  30-32
  4.2 总体软件实现流程  32-33
  4.3 性能评估与分析  33-38
    4.3.1 功耗分析  33-35
    4.3.2 无线性能分析  35
    4.3.3 丢包率分析  35-36
    4.3.4 网络吞吐量分析  36-37
    4.3.5 能量消耗分析  37-38
  4.4 本章小结  38-39
第5章 躯体传感器网络开发平台的相关应用  39-43
  5.1 运动信息监测实验  39-40
  5.2 健康家居实验  40-41
  5.3 远程健康信息平台  41-43
第6章 总结与展望  43-45
  6.1 总结与结论  43
  6.2 未来研究工作与展望  43-45
致谢  45-46
参考文献  46-50
硕士期间发表论文情况  50

相似论文

  1. 水声通信网络MAC协议研究,TN929.3
  2. 无线传感器网络MAC协议的研究,TN915.04
  3. 基于Ad Hoc网络道路交通安全监控系统高速数据传输的研究,TN929.5
  4. 基于时分的水声传感器网络MAC协议的研究,TP212.9
  5. 无创脉搏式血氧饱和度检测仪的设计及研究,R197.39
  6. 认知无线电的频谱感知及频谱接入策略研究,TN925
  7. 基于DAG的MAC协议研究,TP212.9
  8. 高能效无线数据采集系统的设计与实现,TP274.2
  9. 无线传感器网络中多信道MAC协议的研究,TP212.9
  10. 面向异构数据的低功耗传感器网络中TDMA协议的设计与实现,TP212.9
  11. 无线网络中多信道MAC协议的研究与实现,TN929.5
  12. 基于机会机制的无线传感网通信协议研究,TP212.9
  13. 多信道无线Adhoc网络协议设计与研究,TN929.5
  14. 远程心电监护系统的研究与设计,R54
  15. Ad Hoc网络TCP性能分析及改进研究,TN929.5
  16. 基于概率检测函数的CSMA/ACK无线局域网MAC协议分析,O211
  17. 无线传感器网络高能效通信关键技术研究,TP212.9
  18. 无线传感器网络高能效传输及节点定位技术的研究,TN929.5
  19. 支持节点移动的无线传感器网络关键技术研究,TP212.9
  20. 基于2P协议的长距离无线Mesh网络的QoS研究,TN929.5

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
© 2012 www.xueweilunwen.com