1.1选题的背景及意义

近年来，随着传感器技术和通信技术的不断发展，低功耗无线技术在越来越多的领域广泛应用。点对点的传输设备早已应用于生活之中。但是随着无线设备的增加，单一的点对点技术已经不能满足使用的需要。专门应用于无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN）的蓝牙技术及 IEEE 802.15.4 标准应运而生。无线体域网（Wireless Body Area Network，WBAN）被视为是WPAN的延伸，它以人体为中心，是一种由人体相关的微型化无线传感器组成的通信网络。其通信终端常常被放置在人身体、衣物以及人体周围2米范围内，甚至人身体内部，如新一代心脏起搏器等。

无线体域网在医疗健康领域中的作用很大，特别是在医疗远程诊断、特殊人群实时监测和社区医疗等领域存在巨大潜能和应用前景。但是，体域网设备一般由电池供电，电池能量有限，计算、存储、无线通信的能力较差，特别是对于植入节点，不可频繁更换电池，必须在有限资源下完成数据采集、传输等。因此，对于无线体域网应用而言，如何高效利用电池能量，延长网络的工作寿命尤其重要。同时，因为传感器节点的主要能耗都源于收发机的工作，而媒体访问控制(Media Access Control，MAC)层则主要起着调度收发机的作用。所以一个高效的MAC协议可以很好的解决终端节点空闲侦听、信息碰撞、过侦听等现象，可以极大的节省节点功耗。所以，MAC层协议的设计及优化具有很强的现实意义。

1.2国内外研究现状分析

无线体域网络这个热点于2008年被提出。目前，较多的科研机构都是基于 IEEE 802.15.4 协议做了一定的发展，使之符合无线体域网技术标准的要求。国内外很多科研机构及研究者们也给出了一些可行的 MAC层协议。例如心跳驱动接入协议(Heartbeat Driven MAC，H-MAC)、基于预留的动态时分多址接入MAC协议(Reservation-based Dynamic DTDMA) 、基于报头的时分多址MAC协议(Preamble- Based TDMA，PB-TDMA)；以及混合型的V-MAC，PNP MAC，MedWin MAC。这些MAC协议是根据具体的应用场景提出的对应的能量优化策略。

国内一些高校主要在对无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)进行研究，提出过一些基于MAC层的协议设计。对于WBAN的研究主要是对利用新的IEEE 802.15.6草案提出的路径衰减模型完成相关通信系统建模，或是基于IEEE 802.15.4标准在WBAN上实现一些诸如Zigbee等技术的应用。

1.3设计的目的

基于IEEE 802.15.4标准，根据WBAN的主要应用场合对该网络的一些性能指标做一定的折中，提出一个满足WBAN通信网络相关需求的MAC协议。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

首先研究无线体域网体系的体系结构，分析其与传统网络及 WSN 网络的不同并归纳现有的MAC层协议，分析它们的优点和不足。重点分析IEEE 802.15.4技术标准中所提出的通信协议设计指导方案，再基于WBAN网络的特点，提出满足IEEE 802.15.4技术标准的MAC协议，并设计一个基于单个或多个性能指标，运用变量控制方法，建立对应的通信系统模型，完成协议仿真。该协议在各性能指标都符合WBAN网络的技术条件的前提下，比较该MAC层协议与IEEE802.15.4标准中所提MAC协议在节能上的优势。