發(fā)布時(shí)間：2017-10-08 14:11

  本文關(guān)鍵詞：體域網(wǎng)節(jié)能MAC協(xié)議研究及在移動(dòng)醫(yī)療中的應(yīng)用

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【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷進(jìn)步和醫(yī)療信息技術(shù)的迅速發(fā)展,人們對(duì)健康問題變得越來越重視�，F(xiàn)代社會(huì)人口老齡化加劇以及高血糖高血壓等慢性病患者比例的增長(zhǎng),使得基于體域網(wǎng)的移動(dòng)醫(yī)療的應(yīng)用前景引起人們的關(guān)注�；隗w域網(wǎng)的移動(dòng)醫(yī)療越來越被證明是解決發(fā)展中國(guó)家醫(yī)療資源相對(duì)欠缺、醫(yī)患比例失調(diào)的有效方式。無線體域網(wǎng)是以人體為中心,由分布在人體內(nèi)、人體表面或者人體周圍的無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的小型網(wǎng)絡(luò),在醫(yī)療、軍事、體育、娛樂等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。無線體域網(wǎng)同傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)相比有著明顯區(qū)別,微型化的傳感器節(jié)點(diǎn)具有有限的電池容量,尤其對(duì)于植入式傳感器節(jié)點(diǎn)無法經(jīng)常更換電池,因此我們需要一個(gè)高能效的網(wǎng)絡(luò),如何降低節(jié)點(diǎn)功耗成為無線體域網(wǎng)研究的一個(gè)重要問題。首先,文中采用從介質(zhì)接入控制(MAC)層入手,通過采用一種基于復(fù)超幀的時(shí)分復(fù)用(TDMA)MAC層協(xié)議,減少了中心節(jié)點(diǎn)喚醒傳感器節(jié)點(diǎn)同步次數(shù)來減少能量消耗,這種復(fù)超幀讓節(jié)點(diǎn)在信標(biāo)同步期間保持睡眠,減少了在信標(biāo)期間喚醒節(jié)點(diǎn)同步造成的能量浪費(fèi)。其次,針對(duì)無線體域網(wǎng)低能耗的特點(diǎn),考慮到由于數(shù)據(jù)沖突重發(fā)和空閑偵聽是造成的能量浪費(fèi)主要來源,該協(xié)議在主從的星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下,采用一種基于TDMA的接入控制策略,優(yōu)化帶時(shí)漂因子的可變保護(hù)帶算法,利用時(shí)漂因子動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)隙的保護(hù)帶寬度,使調(diào)整后的保護(hù)帶寬度更加接近實(shí)際時(shí)漂,進(jìn)一步減少能量浪費(fèi)來延長(zhǎng)整個(gè)無線體域網(wǎng)的生存周期。通過仿真可知,基于TDMA時(shí)隙保護(hù)帶算法相比能夠進(jìn)一步降低節(jié)點(diǎn)能耗。同時(shí),該協(xié)議為突發(fā)的緊急數(shù)據(jù)提供保證時(shí)隙,在保持低能耗的同時(shí),滿足實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。最后,設(shè)計(jì)低功耗無線體域網(wǎng)移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用方案,在感知層通過穿戴式醫(yī)學(xué)傳感器采集人體血壓、血氧、心電等生理參數(shù),通過無線網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)街悄芙K端,最后傳輸?shù)皆破脚_(tái),在云服務(wù)層分析健康數(shù)據(jù)反饋給用戶或者醫(yī)生,達(dá)到健康監(jiān)護(hù)的目的。
【關(guān)鍵詞】：MAC協(xié)議 無線體域網(wǎng) 低功耗 移動(dòng)醫(yī)療 云平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN915.04
【目錄】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 體域網(wǎng)MAC研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 移動(dòng)醫(yī)療研究現(xiàn)狀11
• 1.3 論文主要研究工作11-12
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)12-13
• 第二章 無線體域網(wǎng)MAC協(xié)議綜述13-23
• 2.1 無線體域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)13-17
• 2.1.1 無線體域網(wǎng)的主要特征14-15
• 2.1.2 無線體域網(wǎng)的應(yīng)用15
• 2.1.3 傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.4 無線體域網(wǎng)能耗模式16-17
• 2.2 MAC節(jié)能機(jī)制分析17-19
• 2.2.1 MAC層協(xié)議概述17-18
• 2.2.2 基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC層協(xié)議18
• 2.2.3 基于調(diào)度的MAC層協(xié)議18-19
• 2.2.4 混合型MAC層協(xié)議19
• 2.3 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)19-22
• 2.3.1 IEEE802.15.4 PHY模型19-20
• 2.3.2 PHY的幀結(jié)構(gòu)20
• 2.3.3 MAC層超幀結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3.4 CSMA/CA算法概述21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于TDMA的節(jié)能MAC協(xié)議設(shè)計(jì)23-31
• 3.1 信道接入機(jī)制概述23-24
• 3.2 節(jié)能MAC的協(xié)議的設(shè)計(jì)和研究24-27
• 3.2.1 MAC協(xié)議幀結(jié)構(gòu)24
• 3.2.2 自適應(yīng)保護(hù)帶算法24-25
• 3.2.3 時(shí)間漂移調(diào)節(jié)因子25-27
• 3.3 MAC協(xié)議仿真27-30
• 3.3.1 OPNET仿真平臺(tái)概述27
• 3.3.2 OPNET仿真過程27-29
• 3.3.3 協(xié)議仿真結(jié)果29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第四章 低功耗移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31-46
• 4.1 移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)31-34
• 4.1.1 Zigbee技術(shù)31-32
• 4.1.2 藍(lán)牙技術(shù)32
• 4.1.3 云服務(wù)技術(shù)32-33
• 4.1.4 Android應(yīng)用開發(fā)技術(shù)33-34
• 4.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)34
• 4.3 系統(tǒng)采集終端設(shè)計(jì)34-39
• 4.3.1 心電節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)35-36
• 4.3.2 血壓節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)36-38
• 4.3.3 體溫節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)38
• 4.3.4 血氧脈搏節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)38-39
• 4.4 Zigbee-Bluetooth無線網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)39-40
• 4.5 視頻通信模塊設(shè)計(jì)40-43
• 4.5.1 SIP協(xié)議40-41
• 4.5.2 視頻編解碼41-42
• 4.5.3 UDP打洞技術(shù)42-43
• 4.5.4 視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸43
• 4.6 移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)43-45
• 4.6.1 移動(dòng)終端數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)43-44
• 4.6.2 云服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)44-45
• 4.7 本章小結(jié)45-46
• 第五章 移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試46-50
• 5.1 移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)智能終端測(cè)試46-48
• 5.1.1 注冊(cè)登錄界面實(shí)現(xiàn)46
• 5.1.2 功能主界面實(shí)現(xiàn)46-47
• 5.1.3 視頻通信界面實(shí)現(xiàn)47-48
• 5.2 云服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)48-49
• 5.3 本章小結(jié)49-50
• 第六章 總結(jié)和展望50-52
• 6.1 全文總結(jié)50
• 6.2 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 攻讀碩士期間的主要成果55-56
• 致謝56

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