信息年龄和能耗联合优化的无线体域网卸载和调度策略

在无线体域网(WBAN)中,为保障生理数据的实时传输并降低节点能耗,提出了一种联合优化的卸载与调度策略。该策略通过选择在传感节点或Sink处理数据,最小化信息年龄(AoI)与能耗的加权和。为解决卸载和调度决策的强耦合问题,采用双层马尔可夫决策过程(MDP),并通过深度强化学习(DRL)应对维数灾难。仿真结果表明,DRL策略在性能上接近MDP,且在节点增加时,相较于RRG与EG策略,平均加权和分别降低约3.58%和24.9%,收敛速度约为MDP的2倍。

基于拓扑优化和链路感知的无线体域网路由协议

为解决无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)在人体运动过程中网络拓扑结构频繁变化导致链路质量和WBAN性能下降等问题,首先根据人体结构对WBAN网络拓扑进行优化,通过添加中继节点建立WBAN主干网,提供节点和hub之间相对稳定的链接,然后提出了适用于WBAN拓扑优化后的路由策略(Routing Protocol Based on Topology Optimization and Link Awareness,R-TOLA)。R-TOLA综合了链路质量感知和代价函数,通过调整主干网中继和节点中继获得最优化路径。仿真实验表明,基于拓扑结构优化和链路感知的R-TOLA协议和其他路由协议相比,在人体拓扑网络结构频繁变化的环境下具有网络生存时间更长、吞吐量更大等优势。

无线体域网(WBAN)应用关键技术研究

详细介绍了无线体域网(WBAN)的关键技术中的路由协议和传感器技术,介绍了WBAN的组成和无线传感器网络(WSN)系统,描述了组件级功耗优化数字信号处理(DSP)核心,并简要概述了IEEE 802.15.6的物理层和介质访问控制层的标准。

基于无线体域网技术的老人健康监护系统的设计

随着我国进入老龄化,老年人的健康监护越来越受到人们的关注,传统的健康监护模式已不能满足需求.而传统的面向家庭用的监护系统比较少,而且功能比较单一、操作性比较复杂、实时性差、价格比较昂贵.近年来伴随着MEMS技术、集成电路技术、无线通信技术的不断进步,无线体域网系统(wireless body sensor network)得到长足发展.基于无线体域网技术的应用系统也越来越受到人们的重视.设计了一种基于无线体域网技术的老年人健康监护系统.介绍了基于无线体域网技术的老年人健康监护系统的系统总体架构,重点介绍了无线体域网节点的设计以及无线体域网的系统构成.无线体域网节点包括无线心电与脉搏节点、无线血氧与体温节点.并介绍了各个生理参数的检测方法与检测电路.最后给出了生理参数的检测结果以及智能终端上的处理显示结果.

基于无线体域网中多生理信号驾驶疲劳检测

利用生理信号的无线测量设备实现了对驾驶员在驾驶过程中的脑电信号、肌电信号和呼吸信号的采集,并对其进行分析处理,从而实现驾驶员的疲劳检测.首先分别计算三个生理信号的近似熵并将其作为疲劳检测的特征参数,然后使用主成分分析对特征参数进行降维优化处理,同时对原始特征参数和分析后的主成分分别进行统计分析,基于优化处理后的特征参数利用回归方程建立驾驶疲劳估计模型.最后通过交叉验证对本方法进行评价,并使用数据融合方法给出了综合的评价结果.评价结果表明提出的方法对驾驶员疲劳状态的检测正确率达到90%以上.

无线体域网节能策略综述

作为无线传感器网络的一个重要分支,无线体域网因其便携、可移动的特点受到各个领域的广泛关注。然而,节点难以得到充电或替换使得能耗问题日益凸显。针对节点能量受限问题,在简要介绍无线体域网结构和特点的基础上,结合已有的研究,分别从物理层、MAC层和网络层等方面分析并总结了已有的节能策略。最后,根据应用需求,提出了几点研究设想。

无线体域网技术研究现状与展望

无线体域网(WBAN)技术是当前重要的研究热点,可以应用于医院内患者实时监测和家庭健康护理领域,具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。WBAN对设备的可穿戴性和数据传输的可靠性、安全性提出了更高的要求,技术发展中存在一些需要深入研究和解决的问题。对WBAN关键技术的研究现状和产业化进展进行了综述,并对WBAN技术的未来研究和发展前景进行了展望。

基于改进式随机不完全着色算法的无线体域网干扰协调

该文在基于随机不完全着色干扰避免资源调度算法基础上,提出一种改进式随机不完全着色算法以优化无线体域网间干扰协调,通过控制已着色节点继续参与下一轮的着色算法实现网络更高的资源空间复用,通过限制相邻节点分配颜色数量差距保证节点间资源分配的公平性。仿真结果表明该文所提改进式随机不完全着色算法可在避免无线体域网用户间干扰的同时,进一步提高网络吞吐量和频谱空间复用率。

基于网络编码的无线体域网多中继协作节能策略

针对无线体域网中传输链路存在中断情况从而消耗额外能量的问题,在多源多中继系统模型中引入网络编码,提出一种基于网络编码多中继协作算法,并分析了该算法下系统的网络能耗,推导出系统的每比特网络整体能耗公式。仿真结果表明:该算法与传统的多路径多中继转发算法相比,可以较大程度的减少网络的整体能耗,适当地增加信源节点或者减少中继节点的数目对降低网络的整体能耗也有一定的作用。该算法能减少多源多中继网络的整体能耗,延长网络的生命周期。

无线体域网中基于属性加密的数据访问控制方案

作为一种新的电子医疗技术,无线体域网(wireless body area networks,WBANs)将在病情监测中发挥重要作用,安全性及隐私性保护是无线体域网的重要内容。针对WBANs数据访问控制提出一种细粒度的数据访问方法,该方法采用基于属性的数据加密方法,加密者将数据访问结构作为访问策略,当解密者所具有的属性满足该结构时,即可访问该数据,否则,拒绝用户访问。分别从正确性、安全性及能量消耗三方面对方案进行分析。仿真实验结果表明,本方案相对其他方案能量消耗较小。

一种可穿戴式无线体域网系统的研究

目的实现一种可穿戴式无线体域网系统。方法该系统根据可穿戴式技术可以实现一种低生理、心理负荷甚至无负荷状态下生理参数的获取的特点,设计了人体血压、指脉、皮肤电阻、呼吸和姿态等5个体征参数采集节点,并根据蓝牙组网技术实现了5个参数的组网能力。结果该系统完成了对人体的血压、指脉、皮肤电阻、呼吸和姿态等5个生理参数的采集;然后,通过蓝牙方式将采集到人体的体征参数发送到个人数据辅助(PDA)机;最后,通过无线服务技术(GPRS)实现与远程紧急救助服务器、医疗数据库服务器、医生服务器等联网。结论可穿戴式无线体域网系统保证了对人体体征参数实时、连续的采集与监测。

无线体域网中体征参数的采集与处理

实现了在无线体域网中对体温、脉搏和血氧饱和度等体征参数的采集与处理。选择数字温度传感器DS18B20完成对人体体温参数的采集,并使用双光束透射法对脉搏、血氧饱和度进行无创检测,而后通过蓝牙实现数据的无线传输。设计以小型化、低功耗为原则,通过数字信号处理技术完成一系列工作。实验结果表明设计方案具有很高的稳定性和可靠性。

无线体域网中高效可撤销的无证书远程匿名认证协议

为了保证无线体域网(WBAN,wireless body area network)中病人生理数据的安全和隐私,通信双方必须进行相互认证。现有的一些方案使用双线性对导致用户计算代价较大,其采用树形结构进行撤销会导致用户的存储代价较大。为了实现撤销同时降低用户端的代价,构造了基于椭圆曲线的可撤销无证书远程匿名认证协议,基于即时更新时间密钥技术进行撤销。协议满足匿名性,相互认证和会话密钥建立等安全需求。与现有方案相比,实验分析表明认证协议用户端的计算代价和存储代价大幅降低,更适用于资源受限的无线体域网。安全性分析证实了协议在随机预言模型下是安全的。

一种端到端的医疗无线体域网轻量认证协议

在医疗无线体域网信息传输中,基于生物特征和可信第三方公钥基础设施等认证机制存在身份漏报、误报和部署成本高的缺陷。为此,在分析医疗无线体域网认证机制的安全及性能需求的基础上,将椭圆曲线密码体制加密与签名算法引入现有基于挑战应答的轻量认证协议,基于体验、性能、安全和成本的均衡考虑,提出一种端到端的轻量认证协议。理论证明和实验结果表明,该协议具备端到端、轻量、互认证、不可链接和低成本等优势,是一种优选的医疗无线体域网备选认证协议。

支持安全外包计算的无线体域网数据共享方案

如何有效保护无线体域网(WBAN)中数据共享时的数据安全是一个亟待解决的关键问题。传统的CP-ABE机制具有"一对多"的数据安全通信功能,适用于WBAN中的访问控制,但运算复杂度高且不支持属性撤销。充分考虑WBAN节点资源的有限性和用户属性的动态性,提出一种在标准模型下CPA安全、支持属性撤销、加密和解密安全外包计算的CP-ABE方案。与已有的方案相比,提出的方案在保证安全性的同时,终端的运算负担大为减少,且可以实时、细粒度地撤销用户属性。

一种体域网无线心电监护系统的研制与测试

随着中国老龄化和家庭空巢化的加剧,患有慢性疾病的老人在医院外的健康监护问题变得日益突出。这就需要人们能够设计出有别于传统医疗仪器的新系统,这样的新系统称为体域网系统。论述了体域网无线心电监护系统的设计方案,重点介绍了患者系统以及预警系统的构成。患者系统采用便携式心电检测模块来采集患者的心电信号;蓝牙短距无线通信技术用于将实时心电信号传输到智能手机;预警系统能接收患者系统发送的心电信号。最后给出了在医院环境中对系统进行的三项测试结果。

基于模糊逻辑算法的无线医疗体域网MAC协议研究

针对无线医疗体域网的能量受限问题,提出了一种利用模糊逻辑控制理论来减少单个节点射频装置工作频次的MAC协议——FL-MAC。该协议通过模糊逻辑算法过滤掉网络中需要发送的正常生理信息,减少数据流量,保证时隙的引入,确保对突发事件的及时处理。仿真结果表明,该协议相比于ASCEMAC和DQBAN-MAC等模糊逻辑协议,延长了网络节点的生命周期,降低了整个网络的时延。

基于无线体域网的囚犯异常行为实时分析

随着无线传感技术的快速发展,无线体域网在远程医疗、智能家居等方面的应用日渐成为研究热点。监狱作为一个特殊场所,对囚犯的日常行为监控是必不可少的。准确而有效的监控系统能够在囚犯有异常行为发生时及时告警,这有助于监狱的管理,并阻止危险事故的发生。在监狱环境下,提出一种基于无线体域网的囚犯异常行为识别方法,即通过一个腕带式加速度传感器获取囚犯活动时的三轴加速度数据,采用分类算法判断是否有打架斗殴等异常行为发生。实验结果表明,该方法对异常行为的识别准确率能够达到95%。

无线体域网中能量高效且可靠的自适应路由协议

针对无线体域网中因通信链路时变而带来的能量浪费问题,该文提出一种能量高效且可靠的自适应路由协议。该协议在数据传播模型的基础上引入了无线链路质量的计算方法,并将各个链路质量作为隐马尔可夫模型(HMM)的状态观测值进行训练,以此得出最优的路由路径。仿真结果表明,该协议相比于基于预测的安全可靠路由(PSR)协议等已有的预测路由协议,降低了网络的数据丢包率和时延,延长了网络节点的生命周期。

基于预测方法的无线体域网跨层优化研究

为改善无线体域网的能效和传输可靠性,该文针对其具有资源有限、信道质量波动频繁、所传输数据有异构性等特点,提出一种基于链路质量预测的跨层优化方案。通过对物理层、网络层和MAC层的松散耦合,自适应地选择传感器节点的传输功率,并且建立高效节能的端到端路由。仿真结果显示,该方案相对于已有的单层协议,整体提高了体域网的能量效率和传输可靠性。