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躯体传感器网络自适应通信协议研究

作　者: 张赫
导　师: 吴国伟
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 躯体传感器网络自适应簇头选择可靠性
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

BSN将穿戴式、植入式或便携式的医疗传感器部署在人体周围监测病人的生理状况,可获取的生理信息包括血压,心率和血氧等。新技术避免了病人在医院长时间候诊及留院观察,也为远程医疗监护提供了可能,有望成为改善医疗保健最有前途的方式之一。由于BSN具有的新特性,使现有的WSN通信协议并不完全适合BSN。首先,BSN节点在能源方面具有更多的限制；其次,BSN部署在人体,随人体在地理上经常移动,因此BSN通信协议要足够灵活,能够适应变化的通信环境和网络拓扑结构；再次,BSN节点的无线通信应该考虑到和人体的相互影响。此外,现有BSN协议无论单跳星状结构还是多跳结构,都没有充分考虑人体移动对BSN通信可靠性带来的影响,而移动过程造成的网络结构和环境变化对于小规模的BSN网络恰恰是不容忽视的。本文针对人体移动对网络通信可靠性的影响,提出一种自适应协议。首先,该协议能够根据人体位置以及运动状态,自适应在单跳星型和簇状多跳结构间切换,以优化网络结构,保证通信质量,从而降低数据丢失重传的能耗；其次,该协议结合躯体传感器特性,提出一种新的簇头选择方法,以节点剩余能量和包交付率为主要参数,既考虑了能耗的平均分配也考虑了通信质量。论文的最后,通过仿真工具Castalia的实验模拟,从数据包交付率,节点平均能耗和网络寿命等三个方面对该协议进行了有效性验证,大量实验结果表明该自适应协议可以保证BSN无线通信质量,同时一定程度降低了通信能耗,延长网络寿命,自适应协议能够在可靠性和功耗之间取得有效平衡。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 背景及意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 研究内容及主要工作  12-13
  1.4 论文组织结构  13-15
2 躯体传感器网络概述  15-26
  2.1 网络特点  15-16
  2.2 网络拓扑  16-18
  2.3 网络类型  18-20
    2.3.1 独立的躯体传感器网络  18-19
    2.3.2 全局的躯体传感器网络  19-20
    2.3.3 普适的躯体传感器网络  20
  2.4 面临挑战  20-26
3 一种躯体传感器网络自适应通信协议  26-48
  3.1 ACPBSN协议应用场景  27-28
  3.2 ACPBSN协议拓扑结构  28-31
  3.3 ACPBSN协议符号说明  31-32
  3.4 ACPBSN协议算法描述  32-48
    3.4.1 位置和运动状态信息的获取  35-36
    3.4.2 单跳与多跳方式的变换  36-37
    3.4.3 多跳簇状结构中簇头选择  37-40
    3.4.4 ACPBSN数据通信  40-43
    3.4.5 ACPBSN协议分析  43-48
4 实验仿真和性能评估  48-57
  4.1 动状态识别测试  48-53
    4.1.1 实验工具  48-49
    4.1.2 实验设计  49
    4.1.3 实验结果与分析  49-53
  4.2 自适应协议性能仿真  53-57
    4.2.1 参数设置  53-54
    4.2.2 评价指标  54
    4.2.3 实验结果分析  54-57
结论  57-58
参考文献  58-62
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  62-63
致谢  63-64

躯体传感器网络自适应通信协议研究

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