[发明专利]一种面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议

说明书

本发明公开了一种面向多个无线体域网(Wireless Body Area Network，WBAN)共存的双层多信道调度MAC协议(Medium Access Control，MAC)，采用两层调度方式，第一层利用计算能力较强的数据中心进行信道分配，为各个WBAN网络建立干扰矩阵，采用新的信道选择算法，将不同信道分配给可能产生干扰的WBAN，避免了干扰，在第二层，根据WBAN内节点业务优先级和到达率自适应分配时隙。本发明利用多信道传输吞吐量大、延迟低的优势改进原IEEE 802.15.6协议的性能，从而提高了WBAN网络密集情况下的网络性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种面向多个无线体域网共存的双层多信道调度MAC协议。

背景技术

无线体域网(Wireless Body Area Network，WBAN)是一种以人体为中心而在小范围内保持高可靠性的无线网络，它由一个中心节点和若干与中心节点利用无线信号连接而依附于或植入于人体的传感器节点组成。在无线网络、可穿戴设备的流行中WBAN技术逐渐发展了起来，其被设计为全天候监测关键健康数据的高效便捷的固有特性，也使得WBAN在健康监测领域的应用迅速地拓广加深。因而，WBAN主导的健康监测技术(e-healthcare)成为了缓解有限的医疗资源和日益严峻的老龄化问题之间矛盾的有效手段。

然而，传统WBAN的网际干扰问题在WBAN密集的区域中严重影响了WBAN的网络性能，降低了传输的可靠性，增大了传输的延迟，成为了疾病诊断和健康监测的一大挑战。在许多人流密集的场景下，如医院和疗养院，这种缺陷造成了医疗数据传输的不完全或超时。因此我们急需一种新型的调度机制减少WBAN之间的干扰，以提高整体网络性能。

目前，一些干扰减免机制已经被提出用于提高网络性能，如：

(1)使用基于时分多址接入(Time Division Multiple Address,TDMA)的信标间隔调整策略。如研究人员S.Kim等(S.Kim,J.W.Kim,and D.S.Eom.A beacon intervalshifting scheme for interference mitigation in body area networks,Sensors,vol.12,no.8,pp.10930-10946,2012.)提出了一种在信标帧前加入载波监测以避免唤醒周期中WBAN之间的碰撞从而降低干扰，但是不同WBAN之间的信标帧仍有可能因为无法获知其他WBAN的切换策略而产生干扰。

(2)利用双层MAC协议降低WBAN干扰。如研究人员G.T.Chen等(G.T.Chen,W.T.Chen,S.H.Shen.2L-MAC:A MAC Protocol with Two-layer InterferenceMitigation in Wireless Body Area Networks for Medical Applications,inProceedings of the IEEE International Conference on Communications(ICC),Sydney,Australia,pp.3523-3528,10-14 Jun.2014.)提出了一种双层MAC协议(2L-MAC)降低干扰。然而复数的WBAN在2L-MAC协议中倾向于竞争同一条信道导致较高的碰撞可能性，低优先级的节点可能出现极饿情况。