面向WBAN的网络部署算法研究

摘要

无线网络的普及和电气设备的不断小型化极大的促进了无线体域网（Wireless Local Area Network，WBAN）的发展。WBAN的使用极大的改善了病人的生活质量，给现有医疗保健系统带来了革命性的变革。然而，WBAN网络节点能量有限，且供电电源不易更换，如何降低网络的能量消耗以延长网络的寿命是本文的首要研究目标。合理的网络节点部署策略是避免过多的能量消耗，增加网络节点生存周期的主要手段之一。目前针对WBAN网络部署问题的研究较少，而且这些研究大多假设中继设备的数量和位置已经固定，网络部署结果无法保证网络能耗最小化并获得较长的网络生存周期。另外，WBAN医疗应用是WBAN最为广泛的应用领域之一，而病人的输液仍是临床医学中的一个常用医疗手段。目前使用最广泛的输液工具仍是传统的点滴输液器。输液过程不具有便携性和实时性，无法保证输液流速的准确性。本文以无线体域网医疗应用为背景，主要研究WBAN的能量有效网络部署算法，进一步针对病人的输液设计了WBAN微流量传感器的测量电路。本文工作如下：
　　（一）研究了WBAN的能量有效网络部署算法。首先，对WBAN的网络模型和通信系统结构展开研究，重点研究WBAN体内通信，并基于体内通信完成网络部署算法研究。然后，确定WBAN的信道模型和网络设备节点的能耗模型，提出WBAN能量有效的网络能耗模型，通过最小化网络能耗确定中继设备的部署位置和添加的数量。最后，分别对经典的星型网络部署、WBAN节能模型设计（Energy-Aware WBAN Design model，EAWD）网络部署和本文提出的网络部署进行实验仿真对比。相比于星型和EAWD网络部署，本文提出的网络部署方案在网络的能量消耗和生存周期等方面性能提升明显。
　　（二）本文针对WBAN医疗应用场景，设计WBAN微流量传感器的测量电路。首先，对现有微流量传感器的种类进行分析和对比，确定适用于WBAN小流量检测的传感器类型为热式微流量传感器。其次，对WBAN微流量传感器的热膜探头进行研究，通过实验获得测温电阻Rs和测速电阻RH合适的工作电流；然后，依据恒温差测量方式，确定测量电路各部分功能模块以及电路设计；最后，通过实验测试验证测量电路的准确性和稳定性。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容与结构安排

第二章 无线体域网技术基础

2.1无线体域网特征

2.2无线体域网的网络结构

2.3 WBAN的拓扑结构及信道类型

2.4本章小结

第三章 无线体域网能量有效的网络部署算法

3.1 WBAN网络模型设计

3.2网络部署方案

3.3网络仿真结果分析

3.4本章小结

第四章 无线体域网微流量传感器测量电路设计

4.1引言

4.2 WBAN微流量检测设备的系统结构

4.3 WBAN微流量传感器热膜探头温度特性研究

4.4无线体域网微流量传感器的测量电路

4.5实验结果及分析

4.6本章小结

第五章 结论与展望

5.1研究总结

5.2研究展望

参考文献

致谢

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