[发明专利]一种基于超帧活跃期交叉的无线体域网共存方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及无线体域网共存的实现方法，具体为一种基于超帧活跃期交叉的无线体域网共存方法。

背景技术

无线体域网是基于无线传感网的，泛在网络的一个重要组成部分，由可植入人体内的、穿戴在身体上的以及分布在人体周围的传感器和智能终端组成的通信网络，主要通过收集、传送以及分析处理人体的生理数据和环境数据，实现智能感知和远程监控等功能。体域网在远程诊断、医疗保健、社区医疗以及特殊人群监护等领域的应用有着十分重要的意义和巨大的需求，并日渐成为研究和应用的热点。体域网除了应用于医疗保健、特殊人群监护和健康恢复等方面外，还可广泛地应用于电子信息、娱乐业、体育运动、环境智能、军事安全和社会公共等领域。

考虑能源消耗、成本、网络带宽、存储和计算资源等方面的特征，设计高效的BAN是一项非常复杂的任务。而且，网络运行时出现的状况如节点故障、网络干扰等会影响BAN的效率和可靠性。特别是，相邻BANs之间的干扰会严重导致BAN的性能和效率下降。

当体域网应用于医院、社区等场合时用于健康医疗监护时，在一定的范围内会存在多个共存的BANs。当两个或者更多的相邻的BANs工作在同一信道时，会导致不同BANs的活跃期发生重叠，相邻BANs产生干扰，从而影响每一个BAN的正常通信。

为了解决相邻BANs之间的干扰问题需要预先分配给每个BAN一个单独的信道，把受干扰的BANs切换到正确的信道来实现，即采用信道切换技术。在2.4GHz频段，IEEE802.15.6非重叠的信道数量有限，且信道的中心频率间隔为1MHz，在一定的范围内，除了存在很多的BANs时，还要考虑到其它短距离无线通信技术如IEEE802.11(WiFi)或者蓝牙的影响，由于它们具有较大的信道频宽，会减少无干扰信道的数量。所以当网络中无干扰的信道的数量小于存在的BANs的数量或者没有空闲信道时，信道切换则不能使用。

为了解决无线体域网共存的问题，应采用一种有效、灵活的方法。本文采用交错相邻BANs的超帧活跃期的方法，一个BAN向另一个BAN发送超帧活跃期交叉请求，用于请求交错它的超帧活跃期；另一个BAN的hub在接收到请求后，结合自身网络的信标周期(超帧)长度和非活跃期以及待请求的BAN的优先级决定发送超帧活跃期交叉响应帧决定是否同意此请求；如果另一个BAN的hub接受了此请求，则请求超帧活跃期交叉的BAN的hub应该调整它的信标周期(超帧)边界和非活跃期，以获得它所请求的超帧活跃期交，有效地解决了无线体域网之间的干扰问题。

在上海交通大学被受理的名为“无线传感器网络的自适应抗干扰方法”的专利(申请号：201110217632.X)中，提出了根据节点状态、抗干扰代价，应用马尔可夫决策过程生成相应的策略，无线传感器网络自适应地选择抗干扰方法，从而在保证通信质量的同时，最大程度地减少网络的能耗，以优化网络性能。该方法包括增大网络中节点的信号发射功率、切换信道等，而无线体域网主要应用于医疗领域用做对人体健康信息的检测和监护，从人体安全的角度，需要降低体域网节点的发射功率，使人体的电磁辐射吸收率SAR满足相关法规的限定值；并且切换信道用于解决相邻体域网之间的干扰问题时会存在很大的局限性。

在上海交通大学被受理的名为“基于博弈论的无线传感器网络对抗干扰的方法”的专利(申请号：201110087151.1)中，从网络的数据传输的性能和通信节点的能量出发，结合博弈论的思想，实现减少恶意干扰对网络所造成破坏，从而在一定程度上保证传感器网络在干扰条件下的较高的数据传输性能。该方法需要在传感器网络的监测区域内均匀地部署一定数量的无线传感器监测节点，还要求网络中所有的节点都是静止不动的，但是，使用额外的监测节点会相应地增加解决相邻体域网之间干扰问题的复杂性；而且无线体域网络中大多数传感器节点不是固定不动的。

本发明针对工作在同一信道的相邻BANs之间的干扰问题，为了确保BAN的性能和可靠性，提出了一种基于超帧活跃期交叉技术的技术方法，解决了其他技术用于处理相邻BANs干扰时由于外界条件无法得到满足不能使用或者带来过高的能量消耗等问题；通过交错相邻BANs的超帧活跃期，可以有效地避免它们活跃期的重叠，减少甚至消除相邻BANs之间的干扰，实现BAN可以和一个或者更多的其他BANs分享同一个运行信道；极大地增加了对网络信道的利用率。

发明内容