一種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由方法及系統(tǒng)的制作方法【專利摘要】本發(fā)明提供了一種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由方法及系統(tǒng)，該方法包括：在多個(gè)人體局域網(wǎng)（WBAN）之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。該系統(tǒng)的負(fù)載感知單元用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；路由選擇單元用于根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。采用本發(fā)明，能確保有效地采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力，及加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)間協(xié)作以提高能效?！緦＠f明】一種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由方法及系統(tǒng)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及人體局域網(wǎng)（WBAN)無線通信的WBAN節(jié)點(diǎn)間協(xié)作通信技術(shù)，尤其涉及一種基于協(xié)作異步多信道-媒體接入控制層-避免過度信道阻塞（CAM-MAC-ARCB，CooperativeAsynchronousMultichanne-MediaAccessControl-Avoidingredundantchannelblocking)的WBAN跨層協(xié)作路由方法及系統(tǒng)。【
背景技術(shù)：
】[0002]Adhoc網(wǎng)絡(luò)作為多跳、自組織網(wǎng)絡(luò)，是由若干無線節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)無中心的、多跳的、自組織的對(duì)等式通信網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)既可以作為主機(jī)，又可以作為路由器轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。Adhoc特性的特性是可以快速、靈活、方便地支持用戶的移動(dòng)性，并能夠?qū)崿F(xiàn)最廣泛的、完全意義上的連續(xù)、無縫多媒體通信，因此，成為無線通信的研究熱點(diǎn)。媒體接入控制(MAC,MediaAccessControl)協(xié)議的設(shè)計(jì)是Adhoc網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一[0003]WBAN的Adhoc特性和為病人提供持續(xù)監(jiān)護(hù)的能力使WBAN在從醫(yī)院監(jiān)護(hù)到緊急響應(yīng)和人道救援等場(chǎng)景得到廣泛應(yīng)用。典型的WBAN包括一個(gè)集線器和若干個(gè)無線傳感器組成的節(jié)點(diǎn)，既可以置于體外又可以植入體內(nèi)，這些傳感器持續(xù)測(cè)量各種生理信號(hào)參數(shù)，包括心電圖信號(hào)、血氧含量、體溫和血壓等。獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送到集線器，然后由集線器把傳感器采集的數(shù)據(jù)合并后發(fā)送給位于醫(yī)院的計(jì)算單元。使用該WBAN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)且高質(zhì)量的醫(yī)療監(jiān)護(hù)。[0004]近年來，WBAN技術(shù)由于在健康監(jiān)護(hù)方面效率的提高，其已經(jīng)受到了各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的WBAN使用的傳感器是低功耗單發(fā)送設(shè)備，在MAC層使用一個(gè)信道用于數(shù)據(jù)傳輸。然而這些設(shè)備的性能會(huì)隨著傳感器密度的增加而下降，因?yàn)椴捎靡粋€(gè)信道，傳感器多了，傳輸數(shù)據(jù)多了，勢(shì)必造成占用一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)導(dǎo)致的信道擁塞。對(duì)抗這種性能下降的一種方法就是在MAC層開發(fā)利用多信道，通過傳感器節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作來實(shí)現(xiàn)信道利用的最優(yōu)化。[0005]近年來，針對(duì)WBAN開展的研究眾多，主要集中在WBAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)發(fā)送和能效上，采用WBAN技術(shù)在為近體醫(yī)療護(hù)理提供便利的同時(shí)，還面臨著以下有待解決的問題：[0006]首先，如何確保有效地采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力；[0007]其次，如何實(shí)現(xiàn)WBAN與周圍網(wǎng)絡(luò)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)相互作用以提高能效，因?yàn)榭紤]到即使允許WBAN傳感器直接向外部的WiFi接入點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，該過程也是低能效的?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0008]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種WBAN跨層協(xié)作路由方法及系統(tǒng)，能確保有效地采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力，及加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)間協(xié)作以提高能效。[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：[0010]一種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由方法，該方法包括：[0011]在多個(gè)人體局域網(wǎng)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；[0012]根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；[0013]根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。[0014]其中，所述執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，節(jié)點(diǎn)用于傳輸多種流量類型的話務(wù)數(shù)據(jù)，包括WBAN內(nèi)的生理參數(shù)和/或WBAN周圍的環(huán)境參數(shù)；[0015]該方法還包括：所述實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇時(shí)進(jìn)一步要考慮所述話務(wù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)。[0016]其中，該方法還包括：所述根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知時(shí)，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。[0017]其中，所述獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息具體包括：根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息。[0018]其中，所述創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體包括：[0019]作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽其周圍節(jié)點(diǎn)協(xié)作的協(xié)商過程，所述協(xié)商過程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在其控制時(shí)間內(nèi)傳輸路由選擇的探測(cè)請(qǐng)求，所述探測(cè)請(qǐng)求包括資源、目的地址和請(qǐng)求信道；[0020]在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括直接相鄰節(jié)點(diǎn)和間接相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系；[0021]根據(jù)所述探測(cè)請(qǐng)求和所述相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。[0022]其中，所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇，包括以下任意一種方式：[0023]方式1:根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；[0024]方式2:根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息、及預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；[0025]其中，所述預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)基于已收集的負(fù)載信息的指數(shù)平均值來實(shí)現(xiàn)；[0026]所述負(fù)載信息至少包括：節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載。[0027]其中，該方法還包括：在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載的映射關(guān)系后，每當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功進(jìn)行一次協(xié)作的協(xié)商過程后就更新所述節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍；每當(dāng)節(jié)點(diǎn)作為所述協(xié)商過程中的發(fā)送機(jī)或接收機(jī)時(shí)就更新所述節(jié)點(diǎn)負(fù)載。[0028]一種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：[0029]協(xié)作處理單元，用于在多個(gè)人體局域網(wǎng)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；[0030]負(fù)載感知單元，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；[0031]路由選擇單元，用于根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。[0032]其中，所述負(fù)載感知單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知時(shí)，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。[0033]其中，所述負(fù)載感知單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息。[0034]其中，所述負(fù)載感知單元，進(jìn)一步用于創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下，作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽其周圍節(jié)點(diǎn)協(xié)作的協(xié)商過程，所述協(xié)商過程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在其控制時(shí)間內(nèi)傳輸路由選擇的探測(cè)請(qǐng)求，所述探測(cè)請(qǐng)求包括資源、目的地址和請(qǐng)求信道；在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括直接相鄰節(jié)點(diǎn)和間接相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系；根據(jù)所述探測(cè)請(qǐng)求和所述相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。[0035]其中，所述路由選擇單元，進(jìn)一步用于根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；或者，根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息、及預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；[0036]其中，所述預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)基于已收集的負(fù)載信息的指數(shù)平均值來實(shí)現(xiàn)；所述負(fù)載信息至少包括：節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載。[0037]其中，該系統(tǒng)還包括負(fù)載信息更新單元，用于在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載的映射關(guān)系后，每當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功進(jìn)行一次協(xié)作的協(xié)商過程后就更新所述節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍；每當(dāng)節(jié)點(diǎn)作為所述協(xié)商過程中的發(fā)送機(jī)或接收機(jī)時(shí)就更新所述節(jié)點(diǎn)負(fù)載。[0038]本發(fā)明在多個(gè)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。采用本發(fā)明，由于支持節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸，能根據(jù)獲得的節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇，因此，能確保有效地采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力，及加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)間協(xié)作以提高能效?！緦＠綀D】【附圖說明】[0039]圖1為本發(fā)明方法流程的示意圖；[0040]圖2為本發(fā)明WBAN的協(xié)作通信環(huán)境示意圖；[0041]圖3為本發(fā)明基于梯度路由的WBAN跨層通信體系結(jié)構(gòu)示意圖；[0042]圖4為現(xiàn)有技術(shù)基于CAM-MAC協(xié)議的過度信道阻塞示意圖；[0043]圖5為本發(fā)明WBAN的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；[0044]圖6為本發(fā)明WBAN節(jié)點(diǎn)負(fù)載感知過程示意圖；[0045]圖7為本發(fā)明MAC層協(xié)作的節(jié)點(diǎn)容量估計(jì)過程示意圖；[0046]圖8為本發(fā)明路由和負(fù)載估計(jì)過程示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0047]本發(fā)明提出協(xié)作的WBAN應(yīng)用環(huán)境，支持通過周圍傳感器或WBAN節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳傳輸，把MAC層的協(xié)作拓展到跨層基于梯度的路由方案，允許WBAN和周圍的傳感器相互作用，來確保從WBAN到一定距離的網(wǎng)關(guān)的正常數(shù)據(jù)傳輸，從而能確保有效地采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力。[0048]本發(fā)明進(jìn)一步提出了協(xié)作算法，用于實(shí)現(xiàn)在WBAN之間以及傳感器之間協(xié)作時(shí)如何感知負(fù)載范圍，節(jié)點(diǎn)的負(fù)載估計(jì)以便根據(jù)負(fù)載范圍和節(jié)點(diǎn)的負(fù)載來實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由方案，致力于提高周圍傳感器把從WBAN、相鄰傳感器或其他無線監(jiān)護(hù)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)發(fā)往網(wǎng)關(guān)的能力，通過加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)間協(xié)作以提高能效。假設(shè)這些傳感器設(shè)備是擁有多個(gè)數(shù)據(jù)信道和單個(gè)控制信道的單發(fā)射機(jī)，本發(fā)明提出的協(xié)作技術(shù)在MAC層上執(zhí)行，而且將要擴(kuò)展成跨層體系，在IP層基于路由形成梯度，由于是基于梯度的路由，可以選擇一條最優(yōu)路由路徑，以避免信道擁塞，為網(wǎng)絡(luò)帶來更大的容量，WBAN之間或傳感器之間的協(xié)作不僅可以為傳感器收集信息提供新的機(jī)會(huì)，而且有利于用于分析病人狀況的信息的交互。[0049]如圖1所示，本發(fā)明的WBAN跨層協(xié)作路由方法，包括以下步驟：[0050]步驟101、在多個(gè)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸。[0051]這里，協(xié)作發(fā)送在MAC層，在MAC層開發(fā)利用多個(gè)數(shù)據(jù)信道用于數(shù)據(jù)傳輸，通過節(jié)點(diǎn)間的相互協(xié)作來實(shí)現(xiàn)信道利用的最優(yōu)化。[0052]步驟102、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信肩、。[0053]步驟103、根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。[0054]這里，將MAC層的節(jié)點(diǎn)協(xié)作擴(kuò)展成跨層體系，在IP層基于路由形成梯度，或稱為將MAC層的協(xié)作拓展到跨層基于梯度的路由方案。所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇，其有益效果為：根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載決定基于梯度的路由過程，能選擇最優(yōu)路徑，在MAC多信道的節(jié)點(diǎn)協(xié)作過程中，避免信道擁塞，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶來更大的系統(tǒng)容量，該傳感器之間的協(xié)作過程允許在不同條件下設(shè)置成不同的梯度路由，例如病人在臨界條件下會(huì)選擇經(jīng)過比較好的路徑或者能使病人狀態(tài)穩(wěn)定的路徑作為路由數(shù)據(jù)。[0055]本發(fā)明的WBAN跨層協(xié)作路由系統(tǒng)，包括：[0056]協(xié)作處理單元，用于在多個(gè)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；[0057]負(fù)載感知單元，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；[0058]路由選擇單元，用于根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。[0059]對(duì)本發(fā)明舉例闡述如下：[0060]應(yīng)用實(shí)例一：[0061]本發(fā)明WBAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信的應(yīng)用場(chǎng)景如圖2所示，例如該場(chǎng)景是一個(gè)密集的傳感器環(huán)境，包括周圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)和一些帶有WBAN網(wǎng)絡(luò)的用戶。周圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)由多意圖傳感器節(jié)點(diǎn)組成，協(xié)作過程包括：1)感知多種周圍狀況；2)代表相鄰傳感器用于路由數(shù)據(jù)包(包括從WBAN采集的數(shù)據(jù)）的多跳數(shù)據(jù)傳輸，因此，該協(xié)作過程可以發(fā)生在WBAN和WBAN之間、WBAN和周圍傳感器之間或者周圍傳感器和周圍傳感器之間。[0062]圖2中的技術(shù)用語中英文注釋如下：[0063]cooperation協(xié)作、sensors傳感器、sink匯聚節(jié)點(diǎn)或稱為聚合節(jié)點(diǎn)、WBAN人體局域網(wǎng)、Gateway網(wǎng)關(guān)、Environmentalsensor環(huán)境參數(shù)感應(yīng)傳感器、Wirlessvideosensor無線攝像采集傳感器。其中，圖1中Environmentalsensor與sensors的區(qū)別為：Environmentalsensor作為WBAN的周圍傳感器，用于米集WBAN外的環(huán)境參數(shù)，而sensor作為WBAN內(nèi)的傳感器，用于采集人體相關(guān)的生理參數(shù)。sink作為匯聚節(jié)點(diǎn)，是在物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)處理能力強(qiáng)且對(duì)于周圍傳感器節(jié)點(diǎn)來說到每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由路徑都優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于中心控制節(jié)點(diǎn)，對(duì)其周圍傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，如否決采用哪個(gè)信道傳輸，或決定采用哪個(gè)信道傳輸。[0064]應(yīng)用實(shí)例二：[0065]本發(fā)明基于梯度路由的WBAN跨層通信體系結(jié)構(gòu)如圖3所示，從MAC層跨層到IP層，在MAC層實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)信道和控制信道的數(shù)據(jù)傳輸，拓?fù)渫茰y(cè)；IP層實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由。其中，控制信道決定分配基于梯度的路由中的最優(yōu)路徑，一個(gè)控制信道配合多個(gè)數(shù)據(jù)信道用于數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸包括血壓、心電圖和血氧飽和度。[0066]圖3中的技術(shù)用語中英文注釋如下：[0067]DataChannel數(shù)據(jù)信道、Controlchannel控制信道、Topologyinferencing拓?fù)渫茰y(cè)、gradientbasedrouting基于梯度的路由、bloodpressure血壓、ECG心電圖、SP02血氧飽和度。[0068]本發(fā)明在傳感器節(jié)點(diǎn)之間協(xié)作的上述體系，能夠支持發(fā)往指定網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)的多跳傳輸。這將導(dǎo)致多種流量類型(如多種類型的生理參數(shù)或多種類型的環(huán)境參數(shù))將流經(jīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，要求傳感器節(jié)點(diǎn)能夠協(xié)作、自組織和自適應(yīng)變化的話務(wù)負(fù)載(如WBAN用戶在不同位置之間移動(dòng)或者病人的狀況發(fā)生了變化)。該協(xié)作過程還因?yàn)椴∪说牟煌瑺顩r和不同的緊急程度而不同。也就是說，實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇時(shí)除了考慮節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載，進(jìn)一步還要考慮所述話務(wù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)，以便節(jié)點(diǎn)能夠協(xié)作、自組織和自適應(yīng)變化的話務(wù)數(shù)據(jù)負(fù)載。其中，所述考慮所述話務(wù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)包括：所監(jiān)控病人不同狀況、或不同緊急程度的優(yōu)先級(jí)、病人的狀況發(fā)生變化的優(yōu)先級(jí)等等。節(jié)點(diǎn)能夠協(xié)作、自組織和自適應(yīng)變化的話務(wù)數(shù)據(jù)負(fù)載還需要考慮WBAN用戶在不同位置之間移動(dòng)的影響。[0069]應(yīng)用實(shí)例三：[0070]特別的，本發(fā)明是基于MAC層(包括多個(gè)數(shù)據(jù)信道和一個(gè)控制信道）的協(xié)作，區(qū)別于現(xiàn)有的媒體接入控制層-避免過度信道阻塞（CAM-MAC,CooperativeAsynchronousMultichanne-MediaAccessControl)協(xié)議，本發(fā)明的CAM-MAC-ARCB協(xié)議，對(duì)現(xiàn)有的CAM-MAC協(xié)議進(jìn)行了改進(jìn)，避免過度信道阻塞避免，提高了協(xié)作的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃?。[0071]對(duì)比來說，現(xiàn)有的CAM-MAC協(xié)議是在節(jié)點(diǎn)協(xié)商的過程中監(jiān)測(cè)和協(xié)助周圍傳感器節(jié)點(diǎn)，這對(duì)于WBAN傳輸可靠地?cái)?shù)據(jù)包是必不可少的，該協(xié)議可以在控制信道中其他節(jié)點(diǎn)否決協(xié)商的時(shí)候提供援助。該CAM-MAC協(xié)議的一個(gè)關(guān)鍵問題就是把信道信息傳輸給一個(gè)能夠禁止節(jié)點(diǎn)使用特定信道的遠(yuǎn)距離的節(jié)點(diǎn)，即使這些節(jié)點(diǎn)使用的這些節(jié)點(diǎn)不在其覆蓋范圍內(nèi)，把這種現(xiàn)象稱為過度信道阻塞（RCB)，本發(fā)明提出的CAM-MAC-ARCB協(xié)議，正是為了避免上述過度信道阻塞的問題，即基于梯度的路由實(shí)現(xiàn)方案，用于避免不必要的可用信道阻塞。該基于梯度的路由實(shí)現(xiàn)方案是基于跨層的方案，該方案能使WBAN和周圍的傳感器通過MAC層的協(xié)作支持多跳的包傳輸。在CAM-MAC-ARCB協(xié)作技術(shù)上建立一個(gè)基于梯度的路由過程，該路由傳輸經(jīng)過空載網(wǎng)絡(luò)部分，該方案由于可以選擇最佳路由路徑，因此通過提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸支持更加高效的時(shí)間表，以提高系統(tǒng)總體容量性能，該方案是基于CAM-MAC-ARCB的WBAN跨層協(xié)作路由方案，致力于提高周圍傳感器把從WBAN、相鄰傳感器或其他無線監(jiān)護(hù)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)發(fā)往網(wǎng)關(guān)的能力，提供能效。[0072]針對(duì)上述說明舉例來說，如圖4所示為現(xiàn)有技術(shù)基于CAM-MAC協(xié)議的過度信道阻塞示意圖，W表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信道列表（Channeltableineachnode),-表示傳輸在特定信道（Transmissiononspecificchannel),\表示傳輸在已使用信道(Transmissiononusedchannel),\表不傳輸在未堵塞信道（Transmissionthatshouldnotbeblocked)。[0073]節(jié)點(diǎn)5作為匯聚節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)3和4在一個(gè)特定的信道上進(jìn)行通信，在節(jié)點(diǎn)3和4的協(xié)商過程中，節(jié)點(diǎn)5和7在其范圍之內(nèi)，而且會(huì)串音該過程，記錄該信道的使用狀況。然而，若采用現(xiàn)有CAM-MAC協(xié)議，如果節(jié)點(diǎn)6與節(jié)點(diǎn)1開始一個(gè)協(xié)商過程，且選擇一個(gè)與節(jié)點(diǎn)3和4使用的相同的信道（即上述節(jié)點(diǎn)3和4用于通信的這個(gè)特定的信道)，他們將被節(jié)點(diǎn)5否決掉，即節(jié)點(diǎn)5與節(jié)點(diǎn)3和4在一個(gè)特定的信道上進(jìn)行通信將被節(jié)點(diǎn)5否決掉。這將導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)6不能使用該特定的信道，即使節(jié)點(diǎn)6和其接收機(jī)(節(jié)點(diǎn)1)都不在節(jié)點(diǎn)3和4的覆蓋范圍之內(nèi)。由于這種不必要的禁止使用信道，減小了系統(tǒng)的總吞吐量，該問題是由不適當(dāng)?shù)膫鞑ゴ_認(rèn)信息所導(dǎo)致的，為了對(duì)抗該拓?fù)涓蓴_，本發(fā)明采用虛擬拓?fù)洌菍?shí)際上的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本發(fā)明合并拓?fù)渫茰y(cè)，從而每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以基于虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知使用的信道和各自的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載。[0074]該虛擬拓?fù)渫茰y(cè)過程以便生成虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示，圖5為本發(fā)明WBAN的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，在該例中，作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)5關(guān)注聆聽周圍節(jié)點(diǎn)協(xié)作的協(xié)商過程，在該過程中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在它的控制時(shí)間內(nèi)傳輸一個(gè)探測(cè)請(qǐng)求，包含資源和目的地址，還有請(qǐng)求信道。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要產(chǎn)生一個(gè)表，該表把每個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)分類為1級(jí)和2級(jí)。1級(jí)指該節(jié)點(diǎn)是直接鄰節(jié)點(diǎn)，2級(jí)指該節(jié)點(diǎn)的間接相鄰節(jié)點(diǎn)，即為該節(jié)點(diǎn)是鄰節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn)，如圖5中b和c所示。[0075]回到圖4,當(dāng)節(jié)點(diǎn)5記錄了節(jié)點(diǎn)3和4在信道2上傳輸?shù)男畔?，?jié)點(diǎn)6和1將成為被節(jié)點(diǎn)5阻塞使用信道1的唯一的節(jié)點(diǎn)，與CAM-MAC相比，這相反使節(jié)點(diǎn)增加它們的傳輸能力。[0076]應(yīng)用實(shí)例四：[0077]本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)過程及其對(duì)應(yīng)的協(xié)作算法如下：[0078]-：負(fù)載感知過程，是通過節(jié)點(diǎn)和周圍節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作來完成的。[0079]首先定義每一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠支持的負(fù)載，該負(fù)載感知過程的一個(gè)例子如圖6所示，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)包含η個(gè)數(shù)據(jù)信道，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)配備一個(gè)半雙工收發(fā)機(jī)，在每個(gè)時(shí)刻都只能有一個(gè)數(shù)據(jù)信道被使用。這將導(dǎo)致每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)不大于1/η的最大負(fù)載上限值。因此，對(duì)于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)i，〇彡Load彡l/n=Loadmax?；诿總€(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載估計(jì)，負(fù)載的范圍可以計(jì)算為：[0080]【權(quán)利要求】1.一種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由方法，其特征在于，該方法包括：在多個(gè)人體局域網(wǎng)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，節(jié)點(diǎn)用于傳輸多種流量類型的話務(wù)數(shù)據(jù)，包括WBAN內(nèi)的生理參數(shù)和/或WBAN周圍的環(huán)境參數(shù)；該方法還包括：所述實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇時(shí)進(jìn)一步要考慮所述話務(wù)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括：所述根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知時(shí)，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息具體包括：根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體包括：作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽其周圍節(jié)點(diǎn)協(xié)作的協(xié)商過程，所述協(xié)商過程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在其控制時(shí)間內(nèi)傳輸路由選擇的探測(cè)請(qǐng)求，所述探測(cè)請(qǐng)求包括資源、目的地址和請(qǐng)求信道；在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括直接相鄰節(jié)點(diǎn)和間接相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系；根據(jù)所述探測(cè)請(qǐng)求和所述相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇，包括以下任意一種方式：方式1:根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；方式2:根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息、及預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；其中，所述預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)基于已收集的負(fù)載信息的指數(shù)平均值來實(shí)現(xiàn)；所述負(fù)載信息至少包括：節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法還包括：在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載的映射關(guān)系后，每當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功進(jìn)行一次協(xié)作的協(xié)商過程后就更新所述節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍；每當(dāng)節(jié)點(diǎn)作為所述協(xié)商過程中的發(fā)送機(jī)或接收機(jī)時(shí)就更新所述節(jié)點(diǎn)負(fù)載。8.-種人體局域網(wǎng)跨層協(xié)作路由系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：協(xié)作處理單兀，用于在多個(gè)人體局域網(wǎng)WBAN之間、WBAN和其周圍一個(gè)或多個(gè)傳感器之間、或者WBAN周圍多個(gè)傳感器之間執(zhí)行節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸；負(fù)載感知單元，用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知，獲得節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息；路由選擇單元，用于根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載感知單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)協(xié)作的多跳數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行負(fù)載感知時(shí)，創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載感知單元，進(jìn)一步用于根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)感知節(jié)點(diǎn)的負(fù)載信息。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載感知單元，進(jìn)一步用于創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的情況下，作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽其周圍節(jié)點(diǎn)協(xié)作的協(xié)商過程，所述協(xié)商過程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)在其控制時(shí)間內(nèi)傳輸路由選擇的探測(cè)請(qǐng)求，所述探測(cè)請(qǐng)求包括資源、目的地址和請(qǐng)求信道；在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括直接相鄰節(jié)點(diǎn)和間接相鄰節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系；根據(jù)所述探測(cè)請(qǐng)求和所述相鄰節(jié)點(diǎn)分類映射關(guān)系創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)的虛擬拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述路由選擇單元，進(jìn)一步用于根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；或者，根據(jù)作為匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)所收集的負(fù)載信息、及預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)實(shí)現(xiàn)基于梯度的路由選擇；其中，所述預(yù)測(cè)負(fù)載信息的估計(jì)基于已收集的負(fù)載信息的指數(shù)平均值來實(shí)現(xiàn)；所述負(fù)載信息至少包括：節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括負(fù)載信息更新單元，用于在每個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建包括節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍及節(jié)點(diǎn)負(fù)載的映射關(guān)系后，每當(dāng)節(jié)點(diǎn)成功進(jìn)行一次協(xié)作的協(xié)商過程后就更新所述節(jié)點(diǎn)的負(fù)載范圍；每當(dāng)節(jié)點(diǎn)作為所述協(xié)商過程中的發(fā)送機(jī)或接收機(jī)時(shí)就更新所述節(jié)點(diǎn)負(fù)載?！疚臋n編號(hào)】H04W40/02GK104301213SQ201310302933【公開日】2015年1月21日申請(qǐng)日期:2013年7月18日優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日【發(fā)明者】禹忠,郭陽申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司