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基于IEEE802.15.4的无线体域网接入协议研究

作　者: 王玲玲
导　师: 李长乐
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线体域网 媒体接入控制 超帧结构
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 2次
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内容摘要


随着通信技术和传感器技术的发展,无线传感器网络在医学领域发挥着越来越重要的作用,无线体域网(WBAN)技术应运而生。无线体域网和传统的无线传感器网络尽管有很多相似之处,但由于其特殊的应用(医学应用和非医学应用),无线体域网中业务种类异构,普通业务、按需业务和紧急业务共存,使得无线体域网与传统的传感器网络又有着显著的区别。论文首先介绍了无线个域网IEEE 802.15.4标准的主要功能,然后介绍了WBAN的基本结构、特点以及技术上面临的挑战,通过分析得知IEEE 802.15.4标准作为低功耗、低速率、低成本的无线个域网标准非常接近WBAN的设计要求。考虑到无线体域网中的传感器节点,供电方式一般为电池供电,特别是植入节点,不易或者无法更换电池,此类节点的能量非常受限,节能问题成了无线体域网中首要考虑的问题。因此,本文的研究主要针对无线体域网这一特殊应用环境,提出两种无线体域网中基于IEEE 802.15.4超帧结构的高效媒体接入控制方法。第一种方法是在竞争期采用微时隙的ALOHA竞争机制及在非竞争期采用自适应的时隙分配方法。第二种方法中为保证不同应用的服务质量,不仅将业务从优先级的角度进行考虑,且考虑了时隙的利用效率。最后,总结了论文并对WBAN的发展前景进行了展望。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 无线体域网的应用  9-10
  1.3 无线体域网的研究现状  10-12
    1.3.1 MobiHealth 项目  11
    1.3.2 WPAN-TG6 项目  11-12
    1.3.3 F.W.O-BAN 项目  12
  1.4 本课题研究的意义  12-13
  1.5 本文内容和组织结构  13-15
第二章 IEEE 802.15.4 标准  15-35
  2.1 IEEE 802.15.4 网络  15-19
    2.1.1 网络组成部分  16
    2.1.2 网络拓扑结构  16-17
    2.1.3 网络工作模式  17-18
    2.1.4 低速无线个域网的设备结构  18-19
  2.2 IEEE 802.15.4 物理层主要功能  19-20
    2.2.1 物理层的载波调制  19-20
    2.2.2 物理层的数据帧结构  20
  2.3 MAC 子层主要功能介绍  20-31
    2.3.1 IEEE 802.15.4 标准中采用的超帧结构  21-23
    2.3.2 数据传输模型  23-26
    2.3.3 MAC 层帧结构  26-29
    2.3.4 信道访问机制CSMA/CA 算法简介  29-31
  2.4 影响IEEE 802.15.4 网络性能的因素  31-32
  2.5 IEEE 802.15.4 标准对无线体域网研究的意义  32-35
第三章 自适应可靠性的媒体接入控制方法  35-47
  3.1 自适应可靠性的媒体接入控制方法  37-40
    3.1.1 竞争期采用微时隙的ALOHA 竞争机制  38-39
    3.1.2 非竞争期自适应的GTS 时隙分配方法  39-40
  3.2 自适应可靠性的媒体接入控制方法的有益效果  40
  3.3 仿真验证  40-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章 基于超帧的高效媒体接入控制方法研究  47-55
  4.1 基于业务优先级的时隙ALOHA 竞争机制  48-51
    4.1.1 超帧结构  49-51
    4.1.2 有益效果  51
  4.2 非竞争期采用微时隙方法  51-52
    4.2.1 微时隙机制中采用的信标帧结构  52
    4.2.2 非竞争期中采用微时隙方法的好处  52
  4.3 本章小结  52-55
第五章 总结与展望  55-57
  5.1 总结  55
  5.2 本论文的工作  55-56
  5.3 展望  56-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
硕士期间研究成果  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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