專利名稱：：基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無線體域網(wǎng)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法。
背景技術(shù)：
：近年來，將各種醫(yī)學(xué)傳感器和無線便攜式設(shè)備置于人體而構(gòu)成的無線體域網(wǎng)(WBAN)在醫(yī)療、娛樂、航空和軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。由于人體的存在，WBAN具有更小的傳輸距離，要求更低的發(fā)射功率以及更高的數(shù)據(jù)可靠性保證。在無線體域網(wǎng)中，人體作為各種傳感器節(jié)點(diǎn)的承載體影響著整個網(wǎng)絡(luò)的傳輸環(huán)境。目前對無線體域網(wǎng)的研究表明，在低于800MHz頻段，傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信以人體內(nèi)部傳輸為主，而人體外部的傳輸由于信號衰減和延時(shí)很大可以忽略不計(jì)；而在更高的GHz頻段，人體內(nèi)部組織對信號造成很大的衰減，信號主要以衍射和反射方式在人體周圍進(jìn)行傳輸。體內(nèi)和體外不同的傳輸機(jī)制，使得WBAN在不同的工作頻率下具有不同的信道特征。另外，采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳感器節(jié)點(diǎn)必須置于身體上的適當(dāng)位置，而發(fā)射功率為毫瓦級的無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間要可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信必須構(gòu)建穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。再加上人體的四肢處于隨機(jī)運(yùn)動狀態(tài)，置于四肢上的傳感器節(jié)點(diǎn)也將隨之運(yùn)動，四肢的移動不僅會阻擋體外傳輸環(huán)境下位于四肢兩側(cè)節(jié)點(diǎn)之間的通信，而且會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變。鑒于以上人體傳輸環(huán)境以及WBAN自身的網(wǎng)絡(luò)特性，構(gòu)建適合WBAN自身特點(diǎn)的MAC和路由方式以提高WBAN的能量利用效率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃跃惋@得尤為重要。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，在WBAN路由和多址接入方式的技術(shù)中，HuamingLi等人在學(xué)術(shù)出版物《IEEE-EMBS》(《IEEE生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會》)2005年第27屆年度國際會議第2451-2454頁上發(fā)表的"AnUltra-low-powerMediumAccessControlProtocolforBodySensorNetwork(—禾中用于體域網(wǎng)的超低功率介質(zhì)訪問控制協(xié)議)"，該文中提出了用于星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩嘀方尤雲(yún)f(xié)議，由sink節(jié)點(diǎn)(中央控制節(jié)點(diǎn))控制整個網(wǎng)絡(luò)信道資源的分配并將從傳感器節(jié)點(diǎn)獲得的信息提交遠(yuǎn)程控制中心，其路由則相對簡單。這一技術(shù)的缺點(diǎn)是遠(yuǎn)離sink節(jié)點(diǎn)的其他傳感器節(jié)點(diǎn)需要消耗更高的能量才能保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，不太適合對能量有嚴(yán)格要求的WBAN。經(jīng)檢索還發(fā)現(xiàn)，用于WBAN路由和多址接入方式的技術(shù)中，L.Benoit等人在學(xué)術(shù)出版物《IEEE-MobileandUbiquitousSystems:Networking&Services》(《IEEE移動與泛在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)》)2007年第四次年度國際會議第1-8頁上發(fā)表的"ALow-delayProtocolformulti_hopWirelessBodyAreaNetworks(一種用于無線體域網(wǎng)的低延時(shí)協(xié)議)"，該文中提出了用于多跳樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩嗵鳰AC協(xié)議，由sink節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送控制包來確定節(jié)點(diǎn)之間的父子關(guān)系，數(shù)據(jù)沿著樹形路由從下向上進(jìn)行有序傳送，在避免沖突的同時(shí)又保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，同時(shí)通過樹形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了路由。這一技術(shù)的缺點(diǎn)是該基于樹形多跳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞腗AC和路由技術(shù)把所有的節(jié)點(diǎn)視為采集同一數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，并沒有考慮到WBAN特殊的網(wǎng)絡(luò)特性及傳輸環(huán)境，并不符合實(shí)際的WBAN及其應(yīng)用需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，本發(fā)明采用多跳樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并采用sink節(jié)點(diǎn)控制整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)根據(jù)采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳感器節(jié)點(diǎn)各自的特性，并且所有節(jié)點(diǎn)的工作于GHz頻段，即具有體外信道模型。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟步驟一，布置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)節(jié)點(diǎn)所需采集的生理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，將采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)置于身體的相應(yīng)位置，四肢上的節(jié)點(diǎn)為移動性節(jié)點(diǎn)，在上述節(jié)點(diǎn)中至少有一個節(jié)點(diǎn)是sink節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，對于無法直接與sink節(jié)點(diǎn)通信的的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，在身體軀干上該節(jié)點(diǎn)與sink節(jié)點(diǎn)的之間設(shè)置一個relay節(jié)點(diǎn)；所述relay節(jié)點(diǎn)，其只轉(zhuǎn)發(fā)位于軀干之外節(jié)點(diǎn)或移動性節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過relay節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)可以節(jié)省能量，同時(shí)可以避免因手臂移動造成手臂兩側(cè)節(jié)點(diǎn)無法通信所帶來的數(shù)據(jù)丟失。所述sink節(jié)點(diǎn)，其作為中心控制節(jié)點(diǎn)直接控制每種數(shù)據(jù)信息的采集周期。所述采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，要么通過自己同類型的父節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息，要么通過relay節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息，要么直接與sink節(jié)點(diǎn)通信。所述各節(jié)點(diǎn)，建立的整個網(wǎng)絡(luò)為多叉樹形拓?fù)洌鞴?jié)點(diǎn)工作于同一GHz工作頻率下，即具有體外信道模型，采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信。所述四肢上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，其利用移動性模型來提前預(yù)測移動節(jié)點(diǎn)的位置f曰息。步驟二，構(gòu)建多跳樹形拓?fù)?，具體如下第一步，sink節(jié)點(diǎn)首先通過廣播的方式向離它最近的節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令包以確定其第一級子節(jié)點(diǎn)，收到sink節(jié)點(diǎn)的命令包的節(jié)點(diǎn)以CSMA(載波偵聽多路訪問)的方式反饋響應(yīng)包，若sink節(jié)點(diǎn)收到多個采集同種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)包，則取其中離它最近的節(jié)點(diǎn)作為它的第一級子節(jié)點(diǎn)；若sink節(jié)點(diǎn)收到relay節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)包則直接將其作為它的第一級子節(jié)點(diǎn)，響應(yīng)包中包括以下信息標(biāo)識采集數(shù)據(jù)的類型信息、自身的ID、是否為移動性節(jié)點(diǎn)以及時(shí)隙需求信息；第二步，sink節(jié)點(diǎn)記錄第一級子節(jié)點(diǎn)信息，并通過發(fā)送確認(rèn)包通知第一級子節(jié)點(diǎn)，第一級子節(jié)點(diǎn)中的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送帶有類型識別信息的控制包給與它采集相同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，第一級子節(jié)點(diǎn)的下一級子節(jié)點(diǎn)通過反饋響應(yīng)包告知第一級子節(jié)點(diǎn)其所采集的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息和數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)隙需求，第一級子節(jié)點(diǎn)和下一級子節(jié)點(diǎn)建立父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)關(guān)系，父子節(jié)點(diǎn)是采集同種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，有利于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；第一級子節(jié)點(diǎn)中的relay節(jié)點(diǎn)發(fā)送不包含軀干上業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)所采集的業(yè)務(wù)類型信息的控制包給其附近的節(jié)點(diǎn)，其附近的節(jié)點(diǎn)判斷該控制包中是否含有自身業(yè)務(wù)類型信息，若含有自身業(yè)務(wù)類型信息，則將該relay節(jié)點(diǎn)作為自身的父節(jié)點(diǎn)，否則拒絕；由此，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)通過分布式的樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，各節(jié)點(diǎn)只擁有各自子節(jié)點(diǎn)和父節(jié)點(diǎn)的信息，一旦樹形拓?fù)錁?gòu)建完成后，就提供了業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)向sink節(jié)點(diǎn)匯聚數(shù)據(jù)的路由。步驟三，發(fā)送控制信息-sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制包給它的子節(jié)點(diǎn)，其包中含有其記錄子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送需求信息，以TDMA(時(shí)分多路訪問)的方式分配相應(yīng)時(shí)隙給子節(jié)點(diǎn)并確定數(shù)據(jù)的傳遞順序，這些子節(jié)點(diǎn)也按照一定的順序生成自己的控制幀發(fā)送給自己的子節(jié)點(diǎn)，以此類推，在控制子周期中，各節(jié)點(diǎn)都知道自己的數(shù)據(jù)傳遞順序。步驟四，傳送數(shù)據(jù)，具體如下各節(jié)點(diǎn)己知自己的數(shù)據(jù)傳遞順序之后，進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送階段，樹形結(jié)構(gòu)中最后一級節(jié)點(diǎn)在自己的時(shí)隙內(nèi)向自己的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集的數(shù)據(jù)信息，并提供下一周期所需的時(shí)隙需求。這樣，數(shù)據(jù)就沿著樹形結(jié)構(gòu)路由從下往上完成了數(shù)據(jù)的匯聚，sink節(jié)點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后提交控制中心。步驟三和步驟四中，發(fā)送控制信息和傳送數(shù)據(jù)的過程組成一個數(shù)據(jù)傳送周期，如果連續(xù)兩個數(shù)據(jù)傳送周期完成之后父節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)沒有收到某個子節(jié)點(diǎn)的信息，那么就默認(rèn)該子節(jié)點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生移動或者死亡。若該子節(jié)點(diǎn)為移動性節(jié)點(diǎn)，則在數(shù)據(jù)發(fā)送階段該父節(jié)點(diǎn)提取該子節(jié)點(diǎn)移動模型中的移動信息并反饋給sink節(jié)點(diǎn)，sink節(jié)點(diǎn)在下一個周期內(nèi)的控制幀發(fā)送階段指定一個relay節(jié)點(diǎn)作為移動子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，則該relay節(jié)點(diǎn)收到該控制信息之后，把該移動節(jié)點(diǎn)作為自己的子節(jié)點(diǎn)，并為其分配相應(yīng)的時(shí)隙。因此可以提前將移動子節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，加速了整個網(wǎng)絡(luò)的重建過程。本發(fā)明中，通過構(gòu)建聯(lián)合路由-多址接入方法以解決體外傳輸環(huán)境下由采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型的節(jié)點(diǎn)所組成的無線體域網(wǎng)的可靠數(shù)據(jù)通信，通過構(gòu)建多跳樹形拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸路由，以分布式方式分配信道資源。特別地，通過引入relay節(jié)點(diǎn)以避免四肢特別是手臂的移動可能會阻擋四肢兩側(cè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信從而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，同時(shí)減少數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)與sink節(jié)點(diǎn)之間的通信距離，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?jié)省能量；四肢上節(jié)點(diǎn)的移動將改變整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過對四肢上的節(jié)點(diǎn)引入移動性模型來提前預(yù)測移動子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，并提前喚醒該父節(jié)點(diǎn)，以降低網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲亟ㄋ鶐淼木W(wǎng)絡(luò)延時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明考慮了人體體外傳輸環(huán)境下，將采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳感器節(jié)點(diǎn)組合在一起構(gòu)成了符合實(shí)際應(yīng)用需求的無線體域網(wǎng)，通過引入relay節(jié)點(diǎn)減少了與sink節(jié)點(diǎn)相距甚遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)的通信距離，節(jié)省了能量，避免了手臂移動所帶來的信息丟失，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；并通過對四肢節(jié)點(diǎn)引入移動性模型，加速了網(wǎng)絡(luò)的重建過程，減少了延時(shí)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中多跳樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D2是本發(fā)明的實(shí)施例中多跳樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥壿嫿Y(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，是本實(shí)施例中的多跳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，是無線體域網(wǎng)的一種醫(yī)療應(yīng)用，其中包括三種典型的醫(yī)學(xué)傳感器節(jié)點(diǎn)ECG傳感器、脈搏傳感器和血壓傳感器，圖中節(jié)點(diǎn)l為sink節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)2為ECG傳感器，節(jié)點(diǎn)3為脈搏傳感器，節(jié)點(diǎn)4為血壓傳感器，節(jié)點(diǎn)5為relay節(jié)點(diǎn)。sink節(jié)點(diǎn)在整個網(wǎng)絡(luò)中起主導(dǎo)作用，控制整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。為了避免手臂兩側(cè)節(jié)點(diǎn)之間由于手臂運(yùn)動導(dǎo)致信號丟失，并減少傳感器節(jié)點(diǎn)與sink節(jié)點(diǎn)的通信距離，在身體軀干上放置了relay節(jié)點(diǎn)。如圖2所示，是圖l的邏輯拓?fù)鋱D，S代表圖1中的sink節(jié)點(diǎn)，R代表圖l中的relay節(jié)點(diǎn)，E代表圖1中的ECG傳感器節(jié)點(diǎn)，P代表圖l中的脈搏傳感器節(jié)點(diǎn)，B代表圖1中的血壓傳感器節(jié)點(diǎn)。由圖2可以看出，整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫且詓ink節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的多跳樹形拓?fù)?。本?shí)施例包括如下步驟步驟一，網(wǎng)絡(luò)基本布置階段根據(jù)節(jié)點(diǎn)所需采集的生理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，將采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)置于身體的相應(yīng)位置，四肢上的節(jié)點(diǎn)為移動性節(jié)點(diǎn)，在上述節(jié)點(diǎn)中至少有一個節(jié)點(diǎn)是sink節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，對于無法直接與sink節(jié)點(diǎn)通信的的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，在身體軀干上該節(jié)點(diǎn)與sink節(jié)點(diǎn)的之間設(shè)置一個relay節(jié)點(diǎn)；將三種不同的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置于GHz頻段的同一工作頻率下即具有體外信道模型，但是，一種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型的節(jié)點(diǎn)不接收和發(fā)送其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息。手臂上的脈搏和血壓傳感器被設(shè)置為具有移動性模型的移動性節(jié)點(diǎn)。所述四肢上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，利用HongliangRen等人在《IEEEInformationAcquisition》(《IEEE信息采集》)2006年IEEE國際會議第306-310頁發(fā)表的"UnderstandingtheMobilityModelofWirelessBodySensorNetworks(理解無線體域網(wǎng)的移動性模型)"中提出的移動性模型來提前預(yù)測移動節(jié)點(diǎn)的位置信息。步驟二，構(gòu)建多跳樹形拓?fù)?sink節(jié)點(diǎn)首先通過廣播的方式向離它最近的節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令包，這些節(jié)點(diǎn)在接收到sink節(jié)點(diǎn)的命令包后返回響應(yīng)包，該響應(yīng)包中含有兩bit信息用來標(biāo)識節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型信息，節(jié)點(diǎn)的類型標(biāo)識信息如表格1所示表l節(jié)點(diǎn)的類型標(biāo)識信息<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>另外，把數(shù)據(jù)傳輸所需時(shí)隙信息、是否為移動性節(jié)點(diǎn)以及自身ID也通過響應(yīng)包告知sink節(jié)點(diǎn)，隨后sink節(jié)點(diǎn)選取離它最近的同種業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)以及relay節(jié)點(diǎn)作為第一級子節(jié)點(diǎn)，并記錄這些子節(jié)點(diǎn)的信息，發(fā)送確認(rèn)包通知這些子節(jié)點(diǎn)。這些子節(jié)點(diǎn)中的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)生成控制包發(fā)送給與它采集相同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，它們的下一級子節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送響應(yīng)包告知父節(jié)點(diǎn)它們的時(shí)隙需求和自身ID。而relay節(jié)點(diǎn)則發(fā)送不帶有軀干業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)類型信息的控制包給附近的節(jié)點(diǎn)，附近節(jié)點(diǎn)通過提取控制信息決定是否將該relay節(jié)點(diǎn)作為自己的父節(jié)點(diǎn)。由此，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)通過分布式的樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，各節(jié)點(diǎn)只擁有各自子節(jié)點(diǎn)和父節(jié)點(diǎn)的信息。步驟三，控制信息發(fā)送階段sink節(jié)點(diǎn)在有數(shù)據(jù)需求時(shí)發(fā)送控制幀給它的第一級子節(jié)點(diǎn)，根據(jù)上一個周期子節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳送階段所反饋的需求信息，以TDMA的方式分配相應(yīng)時(shí)隙給子節(jié)點(diǎn)并確定數(shù)據(jù)的傳遞順序。這些子節(jié)點(diǎn)也按照一定的順序生成自己的控制幀發(fā)送給自己的子節(jié)點(diǎn)，這樣，在此階段，各節(jié)點(diǎn)都被分配相應(yīng)的時(shí)隙并確定了數(shù)據(jù)傳遞順序。步驟四，數(shù)據(jù)傳送階段在上一個階段之后，進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送階段。在此階段，樹形結(jié)構(gòu)中最后一級子節(jié)點(diǎn)在分配的時(shí)隙內(nèi)向其父節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集的數(shù)據(jù)信息，并提供下一周期所需的時(shí)隙需求。這樣，數(shù)據(jù)就沿著樹形結(jié)構(gòu)路由從下往上完成了數(shù)據(jù)的匯聚，relay節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，sink節(jié)點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后提交控制中心。若右手臂上的節(jié)點(diǎn)3移動至背部位置，如圖1中虛線所示，右手臂上的節(jié)點(diǎn)3與sink節(jié)點(diǎn)的曲線距離增大，并且位于手臂的兩側(cè)，這樣位于身體右下側(cè)的relay節(jié)點(diǎn)就能夠轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并減少與sink節(jié)點(diǎn)間傳輸距離，節(jié)省發(fā)射能量。若右手臂上的節(jié)點(diǎn)3在某個時(shí)刻移動到頭部位置，如果其父節(jié)點(diǎn)，即身體右下側(cè)的relay節(jié)點(diǎn)連續(xù)兩個數(shù)據(jù)傳送周期內(nèi)沒有收到右手臂上的節(jié)點(diǎn)3的數(shù)據(jù)信息，那么就默認(rèn)它已經(jīng)發(fā)生移動，于是，其父節(jié)點(diǎn)提取子節(jié)點(diǎn)移動模型中的移動信息并反饋給sink節(jié)點(diǎn)，sink節(jié)點(diǎn)在下一個周期內(nèi)的控制幀發(fā)送階段指定軀干上部的relay節(jié)點(diǎn)作為右手臂上的節(jié)點(diǎn)3的父節(jié)點(diǎn)，則該relay節(jié)點(diǎn)收到控制信息之后，把右手臂上的節(jié)點(diǎn)3作為自己的子節(jié)點(diǎn)，并為其分配相應(yīng)的時(shí)隙。身體右下側(cè)的relay節(jié)點(diǎn)由于不再具有子節(jié)點(diǎn)而不參與下一周期的數(shù)據(jù)傳送，就可以處于休眠狀態(tài)，節(jié)省能量。這樣可以提前將移動子節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，加速了整個網(wǎng)絡(luò)的重建過程。本實(shí)施例通過引入relay節(jié)點(diǎn)減少了與sink節(jié)點(diǎn)相距甚遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)的通信距離，節(jié)省了能量，避免了手臂移動所帶來的信息丟失，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?并通過對四肢節(jié)點(diǎn)引入移動性模型，加速了網(wǎng)絡(luò)的重建過程，減少了延時(shí)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。權(quán)利要求1、一種基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一，布置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)節(jié)點(diǎn)所需采集的生理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息，將采集各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)置于身體的相應(yīng)位置，四肢上的節(jié)點(diǎn)為移動性節(jié)點(diǎn)，在上述節(jié)點(diǎn)中至少有一個節(jié)點(diǎn)是sink節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)，對于無法直接與sink節(jié)點(diǎn)通信的的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，在身體軀干上該節(jié)點(diǎn)與sink節(jié)點(diǎn)的之間設(shè)置一個relay節(jié)點(diǎn)；步驟二，構(gòu)建多跳樹形拓?fù)?，具體如下第一步，sink節(jié)點(diǎn)首先通過廣播的方式向離它最近的節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令包以確定其第一級子節(jié)點(diǎn)，收到sink節(jié)點(diǎn)的命令包的節(jié)點(diǎn)以CSMA的方式反饋響應(yīng)包，若sink節(jié)點(diǎn)收到多個采集同種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)包，則取其中離它最近的節(jié)點(diǎn)作為它的第一級子節(jié)點(diǎn)；若sink節(jié)點(diǎn)收到relay節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)包則直接將其作為它的第一級子節(jié)點(diǎn)，響應(yīng)包中包括以下信息標(biāo)識采集數(shù)據(jù)的類型信息、自身的ID、是否為移動性節(jié)點(diǎn)以及時(shí)隙需求信息；第二步，sink節(jié)點(diǎn)記錄第一級子節(jié)點(diǎn)信息，并通過發(fā)送確認(rèn)包通知第一級子節(jié)點(diǎn)，第一級子節(jié)點(diǎn)中的業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送帶有類型識別信息的控制包給與它采集相同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，第一級子節(jié)點(diǎn)的下一級子節(jié)點(diǎn)通過反饋響應(yīng)包告知第一級子節(jié)點(diǎn)其所采集的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息和數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)隙需求，第一級子節(jié)點(diǎn)和下一級子節(jié)點(diǎn)建立父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)關(guān)系，父子節(jié)點(diǎn)是采集同種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，有利于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合；第一級子節(jié)點(diǎn)中的relay節(jié)點(diǎn)發(fā)送不包含軀干上業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)所采集的業(yè)務(wù)類型信息的控制包給其附近的節(jié)點(diǎn)，其附近的節(jié)點(diǎn)判斷該控制包中是否含有自身業(yè)務(wù)類型信息，若含有自身業(yè)務(wù)類型信息，則將該relay節(jié)點(diǎn)作為自身的父節(jié)點(diǎn)，否則拒絕；步驟三，發(fā)送控制信息sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制包給它的子節(jié)點(diǎn)，其包中含有其記錄子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送需求信息，以TDMA的方式分配相應(yīng)時(shí)隙給子節(jié)點(diǎn)并確定數(shù)據(jù)的傳遞順序，這些子節(jié)點(diǎn)也按照一定的順序生成自己的控制幀發(fā)送給自己的子節(jié)點(diǎn)，以此類推，在控制子周期中，各節(jié)點(diǎn)都知道自己的數(shù)據(jù)傳遞順序；步驟四，傳送數(shù)據(jù)各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳遞順序確定之后，進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送階段，樹形結(jié)構(gòu)中最后一級節(jié)點(diǎn)在自己的時(shí)隙內(nèi)向自己的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集的數(shù)據(jù)信息，并提供下一周期所需的時(shí)隙需求，數(shù)據(jù)沿著樹形結(jié)構(gòu)路由從下往上完成了數(shù)據(jù)的匯聚，sink節(jié)點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后提交控制中心。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，所述relay節(jié)點(diǎn)，其只轉(zhuǎn)發(fā)位于軀干之外節(jié)點(diǎn)或移動性節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過relay節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)可以節(jié)省能量，同時(shí)可以避免因手臂移動造成手臂兩側(cè)節(jié)點(diǎn)無法通信所帶來的數(shù)據(jù)丟失。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，所述sink節(jié)點(diǎn)，其作為中心控制節(jié)點(diǎn)直接控制每種數(shù)據(jù)信息的采集周期。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，所述采集各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)，其通過自己同類型的父節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息，或者通過relay節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息，或者直接與sink節(jié)點(diǎn)通信。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，所述各節(jié)點(diǎn)，建立的整個網(wǎng)絡(luò)為多叉樹形拓?fù)洌鞴?jié)點(diǎn)工作于同一GHz工作頻率下，即具有體外信道模型，采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，所述四肢上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，其利用移動性模型來提前預(yù)測移動節(jié)點(diǎn)的位置信息。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，所述響應(yīng)包，其通過設(shè)置節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)類型字段以使同一工作頻率下不同類型節(jié)點(diǎn)之間不能收發(fā)對方的數(shù)據(jù)包。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，其特征是，步驟三和步驟四中，發(fā)送控制信息和傳送數(shù)據(jù)的過程組成一個數(shù)據(jù)傳送周期，如果連續(xù)兩個數(shù)據(jù)傳送周期完成之后父節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)沒有收到某個子節(jié)點(diǎn)的信息，則默認(rèn)該子節(jié)點(diǎn)己經(jīng)發(fā)生移動或者死亡，若該子節(jié)點(diǎn)為移動性節(jié)點(diǎn)，則在數(shù)據(jù)發(fā)送階段該父節(jié)點(diǎn)提取該子節(jié)點(diǎn)移動模型中的移動信息并反饋給sink節(jié)點(diǎn)，sink節(jié)點(diǎn)在下一個周期內(nèi)的控制幀發(fā)送階段指定一個relay節(jié)點(diǎn)作為移動子節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，則該relay節(jié)點(diǎn)收到該控制信息之后，把該移動節(jié)點(diǎn)作為自己的子節(jié)點(diǎn)，并為其分配相應(yīng)的時(shí)隙。全文摘要一種無線體域網(wǎng)領(lǐng)域的基于無線人體域網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合路由-多址接入方法，對于由采集不同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳感器節(jié)點(diǎn)所組成的無線體域網(wǎng)，通過構(gòu)建多跳樹形拓?fù)湓趯?shí)現(xiàn)多址接入的同時(shí)，節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)沿著樹形結(jié)構(gòu)路由將數(shù)據(jù)匯聚于中心控制節(jié)點(diǎn)。中心控制節(jié)點(diǎn)在有數(shù)據(jù)需求時(shí)，通過向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令包，子節(jié)點(diǎn)通過CSMA的方式構(gòu)建樹形拓?fù)?。樹形拓?fù)涿總€樹枝上的節(jié)點(diǎn)是采集相同數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)。對于距離sink節(jié)點(diǎn)甚遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)，通過在身體的軀干適當(dāng)位置引入relay節(jié)點(diǎn)以減少通信距離的同時(shí)避免位于四肢兩側(cè)節(jié)點(diǎn)由于四肢移動而造成的數(shù)據(jù)丟失。本發(fā)明通過引入relay節(jié)點(diǎn)和設(shè)置具有移動性模型的四肢節(jié)點(diǎn)，節(jié)省能量的同時(shí)提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。文檔編號H04L12/28GK101394325SQ20081020230公開日2009年3月25日申請日期2008年11月6日優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日發(fā)明者靜劉,劉艷麗,易里安,巍曲,良錢申請人:上海交通大學(xué)