梁正友，姚玉梅



IEEE 802.15.6中能量有效的无线体域网拓扑结构优化研究

梁正友1,2，姚玉梅1,2

（1. 广西大学计算机与电子信息学院，广西南宁 530004; 2. 广西大学广西多媒体通信与网络技术重点实验室培育基地，广西南宁 530004）

提出一种无线体域网(WBAN, wireless body area network)的网络拓扑结构设计方案。该方案针对IEEE 802.15.6标准的2跳扩展星型拓扑结构，建立基于混合整数非线性规划的能耗成本优化模型，通过调整中继节点的位置和数量，以及数据到汇聚节点的路由，获得优化的网络拓扑结构。实验结果分析表明，与Elias提出的EAWD(energy aware WBAN design) 模型相比，所提出的方案能使网络能耗减少40.5%，网络时延平均降低52.4%，网络寿命提高了一倍。

IEEE 802.15.6；网络拓扑；能量效率；网络寿命；混合整数非线性规划

1 引言

无线体域网（WBAN, wireless body area network）通过分布在人体体表或植入人体体内的无线传感器或设备，连续监测人体的生理信号和运动行为，并将感知的信息由无线信道传送到网关节点，通过互联网与远程监护系统通信，从而对被监护者的生理信号和运动行为进行实时监测[1]。无线体域网应用到卫生医疗保健领域，将使以预防为主、早诊断、早治疗的新型医疗模式成为可能，还可以帮助解决看病难、看病贵、人口老龄化等问题；在体育和军事训练、消费类电子等非医疗领域，无线体域网也有着广阔的应用前景[2]。由于这些重要的应用前景，无线体域网成为当前的一个研究热点。IEEE 802委员会针对无线体域网的短距离、低复杂度、低功耗、高可靠的需求迫切，于2012年3月发布专门用于无线体域网的通信标准IEEE 802.15.6标准的正式版本[3]，其主要内容规定了无线体域网的物理层和MAC层基本结构，指出加密认证和安全方面的实现方式；……