CN111315025B - 无线人体传感器网络时隙分配方法及无线人体传感器网络 - Google Patents

无线人体传感器网络时隙分配方法及无线人体传感器网络 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无线人体传感器网络时隙分配方法及无线人体传感器网络，包括首先根据传感器节点当前健康参数和节点的数据类型划分节点优先级；然后根据节点优先级梯度增加节点时隙数并确定候选时隙分配方案；再根据节点总效用确定各节点的唯一最佳时隙分配方案；最后根据节点优先级及最佳时隙分配方案决定节点的数据发送顺序。本发明最大限度地降低了时隙分配的时间复杂度，减少协调器计算时延，缩短节点传输数据的时延，同时也提高了节点总效用和保证了各节点时隙分配的公平性。

Description

无线人体传感器网络时隙分配方法及无线人体传感器网络
技术领域
本发明涉及无线人体传感器网络技术领域，特别涉及一种无线人体传感器网络时隙分配方法及无线人体传感器网络。
背景技术
无线人体传感器网络，是附着在人体身上的一种网络，由几个到二十几个体积较小、具有通信功能且能量有限的传感器节点和一个协调器组成，它可以自动智能地感知一个人的健康数据，以支持智慧城市中的各种健康应用。每个传感器节点既可佩戴在身上，也可植入体内。传感器节点测量体温、血压、心电图、脑电图等，然后将收集到的数据发送到协调器。协调器是网络的管理器，也是身体区域网络和外部网络之间的网关，使数据能够得以安全地传送和交换。
由于健康数据的重要性，健康数据对服务质量的要求很高。为了提供高质量的长期服务，满足高优先级节点高吞吐量低时延要求，较优的传输资源分配方案变得尤为重要。因此健康数据传输需要采用高效的时隙分配方法，在不超过最大可用时隙的情况下，满足健康数据的服务质量要求。
无线人体传感器网络的时隙分配是该领域的重要问题，有很多学者提出了相关的解决方案，大多数方案考虑的侧重点都在采用贪婪算法进行时隙分配，而没有考虑到分配复杂度及计算时延问题。如果时间复杂度太大，协调器计算时延就会增加，从而增大节点传输数据的时延。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无线人体传感器网络时隙分配方法，该方法可以最大限度地降低时隙分配的时间复杂度，减少协调器计算时延，缩短节点传输数据的时延，同时也可以提高节点总效用和保证各节点时隙分配的公平性。
本发明的第二目的在于提供一种无线人体传感器网络，能够满足优先级节点高吞吐量低时延要求。
本发明的第三目的在于提供一种存储介质。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种无线人体传感器网络时隙分配方法，包括如下步骤：
S1、根据传感器节点当前健康参数和节点的数据类型划分节点优先级；
S2、根据节点优先级梯度增加节点时隙数并确定候选时隙分配方案；
S3、根据节点总效用确定各节点的唯一最佳时隙分配方案；
S4、根据节点优先级及最佳时隙分配方案决定节点的数据发送顺序。
优选的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S1.1、根据各个节点当前健康参数与其对应阈值进行大小对比，如果节点当前健康参数超出对应的阈值，则将节点划分为第一或第二优先级，否则，则将节点划分为第三或第四优先级；
S1.2、然后根据节点所收集数据的类型，针对不同患者进行不同划分：
对于第一、二优先级，将用于收集与患者所患疾病相关数据且节点当前健康参数超出阈值的节点划分为第一优先级，将用于收集与患者所患疾病无关数据且节点当前健康参数超出阈值的节点划分为第二优先级；
对于第三、四优先级，将用于收集与患者所患疾病相关数据且节点当前健康参数未超出阈值的节点划分为第三优先级，将用于收集与患者所患疾病无关数据且节点当前健康参数未超出阈值的节点划分为第四优先级，由此将所有节点划分为四个等级。
更进一步的，根据节点优先级梯度增加节点时隙数，过程如下：
S2.1、按照节点的优先级将所有节点进行降序排序；
S2.2、每个节点都初始分配时隙数n；
S2.3、进行第一轮增加时隙：先给最高优先级节点增加m个时隙；
S2.4、进行第二轮增加时隙：给最高优先级和第二优先级节点都增加p个时隙；
S2.5、依此类推，在不超过最大可用时隙的前提下，按照节点优先级梯度进行多轮增加节点时隙数；
每一轮所得的节点优先级梯度和各节点时隙数即作为候选的时隙分配方案。
更进一步的，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S3.1、计算每一轮时隙分配的节点总效用；
S3.2、比较各个候选时隙分配方案的节点总效用，从中选出节点总效用最大的时隙分配方案作为最终的时隙分配方案，从而得到节点最佳时隙数；
S3.3、各节点按照所分配的最佳时隙数发送数据。
更进一步的，在步骤S3.1中，利用节点总效用公式计算节点总效用U：
Figure BDA0002417055890000031
其中，Pri是节点优先级；Pdel是成功传输概率；Thr是吞吐率；Cdelay是所有节点平均时延；Ce是发送1bit数据消耗的能量；λ1、λ2、λ3、λ4和λ5均为控制参数，其值分别是0.7、0.1、0.6、0.8、0.2；
节点总效用U表示节点在Pri、Pdel、Thr、Cdelay、Ce这五个方面的加权值，U最大就表示在当前分配的时隙中节点具有最大效用，即节点在Pri、Pdel、Thr、Cdelay、Ce这五个方面的加权效果最好。
更进一步的，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S4.1、判断第四优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.1，直至第四优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.2；
S4.2、判断第三优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级到第三优先级节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.2，直至第三优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.3；
S4.3、判断第二优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级和第二优先级节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.3，直至第二优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.4；
S4.4、判断第一优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级节点依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.4，直至第一优先级节点最佳时隙数为0；
当第一优先级节点最佳时隙数为0时，协调器与节点之间的通信过程结束。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种无线人体传感器网络，包括安装在人体的多个传感器节点和连接传感器节点的协调器，所述协调器通过本发明第一目的所述的无线人体传感器网络时隙分配方法分配时隙，各个传感器节点基于所分配的时隙与协调器通信。
优选的，协调器与节点之间通信所用的超帧T由信标、活跃期和非活跃期组成，节点在活跃期中进行数据传输，并且活跃期中各节点数据按照数据发送顺序排列；节点在非活跃期中睡眠以节约能量；
协调器一开始发送信标唤醒所有节点并根据节点优先级梯度依次通知各个节点发送数据，每成功接收一个数据就向节点发送ACK确认，在协调器发送ACK到下一个节点发送数据之间还设有一个保护时间间隔Tg，以避免因时钟偏移产生数据重叠。
本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现本发明第一目的所述的无线人体传感器网络时隙分配方法。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明无线人体传感器网络时隙分配方法综合考虑节点前一帧的健康参数值和节点数据类型，将节点分为4个优先级，比现有的采用贪婪算法进行时隙分配的方法的节点等级数量更多，按照优先级梯度增加时隙时，较高优先级节点拥有较多的时隙，从而节点总效用比现有方法更高。
(2)本发明方法在不超过最大可用时隙的前提下，根据优先级梯度增加节点时隙数，由于最大可用时隙数有限，因此时间复杂度较低，协调器计算延迟较小，从而可以缩短节点传输数据的时延，满足优先级节点高吞吐量低时延要求。此外，与现有方法为满足高优先级节点而造成不同节点之间的巨大时隙差异不同，本发明方法还兼顾了低优先级节点，对高优先级节点和低优先级节点都可增加时隙，从而保证节点之间时隙分配的公平性。
(3)本发明方法根据节点优先级和最佳时隙数决定各节点发送各个数据的顺序，能够尽可能地降低时隙分配的时间复杂度和协调器计算复杂度，并且，当有紧急数据产生，由于各节点按照间隔的时隙发送自己的各个数据，紧急数据可以利用接下来分配的时隙来发送，从而缩短紧急数据传输的时延。
附图说明
图1是无线人体传感器网络的拓扑图。
图2是本发明无线人体传感器网络时隙分配方法的流程图。
图3是节点与协调器通信的超帧结构图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例公开了一种无线人体传感器网络时隙分配方法，其中，无线人体传感器网络包括安装在人体的多个传感器节点和连接传感器节点的协调器，可参见图1，所述协调器可以通过该方法分配时隙，各个传感器节点基于所分配的时隙与协调器通信。如图2所示，方法包括如下步骤：
S1、根据传感器节点当前健康参数和节点的数据类型划分节点优先级wi，i为节点序号：
S1.1、根据各个节点当前健康参数与其对应阈值进行大小对比，如果节点当前健康参数超出对应的阈值，则将节点划分为第一或第二优先级，否则，则将节点划分为第三或第四优先级。
如图1所示，节点集合为S＝{S1,S2,S3,S4,S5}，假设节点S2和S3的当前健康参数都超过了其各自阈值，而节点S1、S4和S5没有超过阈值，那节点S2和S3的优先级就是第一优先级或者第二优先级，节点S1、S4和S5的优先级就是第三优先级或者第四优先级。
S1.2、然后根据节点所收集数据的类型，针对不同患者进行不同划分：
对于第一、二优先级，将用于收集与患者所患疾病相关数据且节点当前健康参数超出阈值的节点划分为第一优先级，将用于收集与患者所患疾病无关数据且节点当前健康参数超出阈值的节点划分为第二优先级；
对于第三、四优先级，将用于收集与患者所患疾病相关数据且节点当前健康参数未超出阈值的节点划分为第三优先级，将用于收集与患者所患疾病无关数据且节点当前健康参数未超出阈值的节点划分为第四优先级，由此将所有节点划分为四个等级。
例如对于心脏病病人，收集与心脏数据相关的节点优先级就会高于与心脏数据无关的节点优先级，则收集与心脏数据相关的节点优先级就是第一优先级(超出阈值)或第三优先级(低于阈值)，而与心脏数据无关的节点优先级就是第二优先级(超出阈值)或第四优先级(低于阈值)。
假设节点S1和S2收集与心脏相关的数据，节点S3、S4和S5收集与心脏无关数据，则节点S1为第三优先级，节点S2为第一优先级，节点S3为第二优先级，节点S4，S5为第四优先级。用数值4，3，2，1分别代表第一优先级到第四优先级，得到各节点优先级如表1所示。
表1
节点 S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub>
w<sub>i</sub> 2 4 3 1 1
S2、根据节点优先级梯度增加节点时隙数并确定候选时隙分配方案，其中，根据节点优先级梯度增加节点时隙数的过程如下：
S2.1、按照节点的优先级wi将所有节点进行降序排序，结果如表2所示。
表2
节点 S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>1</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub>
w<sub>i</sub> 4 3 2 1 1
S2.2、每个节点都初始分配时隙数n，本实施例初始分配最小时隙数1，参见表3。
表3
Figure BDA0002417055890000071
S2.3、进行第一轮增加时隙：先给最高优先级节点增加m个时隙，本实施例m＝1，参见表4。
表4
Figure BDA0002417055890000072
S2.4、进行第二轮增加时隙：给最高优先级和第二优先级节点都增加p个时隙，本实施例p＝1，参见表5。
表5
Figure BDA0002417055890000081
S2.5、依此类推，在不超过最大可用时隙的前提下，按照节点优先级梯度进行多轮增加节点时隙数。假设最大可用时隙为16，每轮增加的节点时隙数为1，得到的增加节点时隙最终结果如表6所示。
表6
Figure BDA0002417055890000082
每一轮所得的节点优先级梯度和各节点时隙数即作为候选的时隙分配方案，由表6可得，共5个候选时隙分配方案(初始分配、第一轮、第二轮、第三轮、第四轮)。
S3、根据节点总效用确定各节点的唯一最佳时隙分配方案：
S3.1、计算每一轮时隙分配的节点总效用。
在本实施例中，可利用节点总效用公式计算节点总效用U：
Figure BDA0002417055890000083
其中，Pri是节点优先级；Pdel是成功传输概率；Thr是吞吐率；Cdelay是所有节点平均时延；Ce是发送1bit数据消耗的能量；λ1、λ2、λ3、λ4和λ5均为控制参数，其值分别是0.7、0.1、0.6、0.8、0.2。
节点总效用U表示节点在Pri、Pdel、Thr、Cdelay、Ce这五个方面的加权值，U最大就表示在当前分配的时隙中节点具有最大效用，即节点在Pri、Pdel、Thr、Cdelay、Ce这五个方面的加权效果最好。
在本实施例中，根据表6所分配时隙数，计算出从初始分配到第四轮时各个候选时隙方案的节点总效用分别为11.595，12.085，12.458，12.352，12.084，可见，第二轮时隙分配的节点总效用最大。
S3.2、比较各个候选时隙分配方案的节点总效用，从中选出节点总效用最大的时隙分配方案作为最终的时隙分配方案，从而得到节点最佳时隙数，即：S1有1个时隙，S2有3个时隙，S3有2个时隙，S4和S5有1个时隙。
S3.3、各节点按照所分配的最佳时隙数发送数据。
S4、根据节点优先级及最佳时隙分配方案决定节点的数据发送顺序：
S4.1、判断第四优先级节点S4和S5最佳时隙数是否为0，若否，则让所有节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，即S2、S3、S1、S4和S5依次发送一个时隙数据。协调器成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.1，直至第四优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.2。
由于发送一个时隙数据之后，此时最佳时隙数变为：第一优先级节点S2有2个时隙，第二优先级节点S3有1个时隙，第三优先级节点S1有0个时隙，第四优先级节点S4和S5有0个时隙，因此进入步骤S4.2。
S4.2、判断第三优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级到第三优先级节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，协调器成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.2，直至第三优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.3。
从步骤S4.1可知，第三优先级节点S1最佳时隙数为0，因此进入步骤S4.3。
S4.3、判断第二优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级和第二优先级节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，从步骤S4.1可知，第二优先级节点S3最佳时隙数为1，不为0，则协调器让S2和S3依次发送一个时隙数据。协调器成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.3，直至第二优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.4；
由于发送一个时隙数据之后，此时最佳时隙数变为：第一优先级节点S2有1个时隙，第二优先级节点S3有0个时隙，因此进入步骤S4.4。
S4.4、判断第一优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级节点依次发送一个时隙数据，从步骤S4.3可知，第一优先级节点S2最佳时隙数为1，不为0，则协调器让S2发送一个时隙数据。协调器成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.4，直至第一优先级节点最佳时隙数为0；
当第一优先级节点最佳时隙数为0时，协调器与节点之间的通信过程结束。
由于发送一个时隙数据之后，此时第一优先级节点S2有0个时隙，因此通信过程结束，完整的数据发送顺序为：S2，S3，S1，S4，S5，S2，S3，S2。
如图3所示，协调器与节点之间通信所用的超帧T由信标Beacon(B)、活跃期active和非活跃期inactive组成，节点在活跃期中进行数据传输，并且活跃期中各节点数据按照数据发送顺序S2，S3，S1，S4，S5，S2，S3，S2排列；节点在非活跃期中睡眠以节约能量。
协调器一开始发送信标唤醒所有节点并根据节点优先级梯度依次通知各个节点发送数据，每成功接收一个数据就向节点发送ACK确认，在协调器发送ACK到下一个节点发送数据之间还设有一个保护时间间隔Tg，以避免因时钟偏移产生数据重叠。
实施例2
本实施例公开了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现实施例1所述的无线人体传感器网络时隙分配方法，具体如下：
S1、根据传感器节点当前健康参数和节点的数据类型划分节点优先级；
S2、根据节点优先级梯度增加节点时隙数并确定候选时隙分配方案；
S3、根据节点总效用确定各节点的唯一最佳时隙分配方案；
S4、根据节点优先级及最佳时隙分配方案决定节点的数据发送顺序。
本实施例中的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无线人体传感器网络时隙分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据传感器节点当前健康参数和节点的数据类型划分节点优先级；
S2、根据节点优先级梯度增加节点时隙数并确定候选时隙分配方案；具体过程包括：
S2.1、按照节点的优先级将所有节点进行降序排序；
S2.2、每个节点都初始分配时隙数n；
S2.3、进行第一轮增加时隙：先给最高优先级节点增加m个时隙；
S2.4、进行第二轮增加时隙：给最高优先级和第二优先级节点都增加p个时隙；
S2.5、依此类推，在不超过最大可用时隙的前提下，按照节点优先级梯度进行多轮增加节点时隙数；
每一轮所得的节点优先级梯度和各节点时隙数即作为候选的时隙分配方案；
S3、根据节点总效用确定各节点的唯一最佳时隙分配方案；
S4、根据节点优先级及最佳时隙分配方案决定节点的数据发送顺序。
2.根据权利要求1所述的无线人体传感器网络时隙分配方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
S1.1、根据各个节点当前健康参数与其对应阈值进行大小对比，如果节点当前健康参数超出对应的阈值，则将节点划分为第一或第二优先级，否则，则将节点划分为第三或第四优先级；
S1.2、然后根据节点所收集数据的类型，针对不同患者进行不同划分：
对于第一、二优先级，将用于收集与患者所患疾病相关数据且节点当前健康参数超出阈值的节点划分为第一优先级，将用于收集与患者所患疾病无关数据且节点当前健康参数超出阈值的节点划分为第二优先级；
对于第三、四优先级，将用于收集与患者所患疾病相关数据且节点当前健康参数未超出阈值的节点划分为第三优先级，将用于收集与患者所患疾病无关数据且节点当前健康参数未超出阈值的节点划分为第四优先级，由此将所有节点划分为四个等级。
3.根据权利要求2所述的无线人体传感器网络时隙分配方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S3.1、计算每一轮时隙分配的节点总效用；
S3.2、比较各个候选时隙分配方案的节点总效用，从中选出节点总效用最大的时隙分配方案作为最终的时隙分配方案，从而得到节点最佳时隙数；
S3.3、各节点按照所分配的最佳时隙数发送数据。
4.根据权利要求3所述的无线人体传感器网络时隙分配方法，其特征在于，在步骤S3.1中，利用节点总效用公式计算节点总效用U：
Figure FDA0003724345280000021
其中，Pri是节点优先级；Pdel是成功传输概率；Thr是吞吐率；Cdelay是所有节点平均时延；Ce是发送1bit数据消耗的能量；λ1、λ2、λ3、λ4和λ5均为控制参数，其值分别是0.7、0.1、0.6、0.8、0.2；
节点总效用U表示节点在Pri、Pdel、Thr、Cdelay、Ce这五个方面的加权值，U最大就表示在当前分配的时隙中节点具有最大效用，即节点在Pri、Pdel、Thr、Cdelay、Ce这五个方面的加权效果最好。
5.根据权利要求3所述的无线人体传感器网络时隙分配方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S4.1、判断第四优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.1，直至第四优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.2；
S4.2、判断第三优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级到第三优先级节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.2，直至第三优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.3；
S4.3、判断第二优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级和第二优先级节点按优先级从高到低依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.3，直至第二优先级节点最佳时隙数为0；
若是，则进入步骤S4.4；
S4.4、判断第一优先级节点最佳时隙数是否为0，若否，则让所有第一优先级节点依次发送一个时隙数据，成功接收后，所有发送数据的节点的最佳时隙数减1，继续执行步骤S4.4，直至第一优先级节点最佳时隙数为0；
当第一优先级节点最佳时隙数为0时，协调器与节点之间的通信过程结束。
6.一种无线人体传感器网络，其特征在于，包括安装在人体的多个传感器节点和连接传感器节点的协调器，所述协调器通过权利要求1～5中任一项所述的无线人体传感器网络时隙分配方法分配时隙，各个传感器节点基于所分配的时隙与协调器通信。
7.根据权利要求6所述的无线人体传感器网络，其特征在于，协调器与节点之间通信所用的超帧T由信标、活跃期和非活跃期组成，节点在活跃期中进行数据传输，并且活跃期中各节点数据按照数据发送顺序排列；节点在非活跃期中睡眠以节约能量；
协调器一开始发送信标唤醒所有节点并根据节点优先级梯度依次通知各个节点发送数据，每成功接收一个数据就向节点发送ACK确认，在协调器发送ACK到下一个节点发送数据之间还设有一个保护时间间隔Tg，以避免因时钟偏移产生数据重叠。
8.一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现权利要求1～5中任一项所述的无线人体传感器网络时隙分配方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111954267B (zh) * 2020-08-25 2022-12-16 无锡职业技术学院 一种提升无线自组网传输效率的方法
WO2023230891A1 (zh) * 2022-05-31 2023-12-07 展讯半导体(成都)有限公司 通信方法及通信装置
CN115103450B (zh) * 2022-08-24 2023-01-13 中国信息通信研究院 一种多业务时隙分配方法和设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101775452B1 (ko) * 2016-09-07 2017-09-20 중앙대학교 산학협력단 Wbasn환경에서 예약 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 센서노드 및 그 방법
CN109362123A (zh) * 2018-09-28 2019-02-19 河南科技大学 基于ieee802.15.6的无线体域网自适应mac协议及其实现方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101775452B1 (ko) * 2016-09-07 2017-09-20 중앙대학교 산학협력단 Wbasn환경에서 예약 경쟁을 통해 데이터를 전송하는 센서노드 및 그 방법
CN109362123A (zh) * 2018-09-28 2019-02-19 河南科技大学 基于ieee802.15.6的无线体域网自适应mac协议及其实现方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT-MAC: Adaptive MAC-Frame Payload Tuning for Reliable Communication in Wireless Body Area Networks;Soumen Moulik et.al;《AT-MAC: Adaptive MAC-Frame Payload Tuning for Reliable Communication in Wireless Body Area Networks》;20160803;第16卷(第6期);第1-4节 *
Priority-Based Medium Access Control for Wireless Body Area Networks With High-Performance Design;Gang Sun et.al;《IEEE Internet of Things Journal》;20190221;第6卷(第3期);第1-5节 *

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