WBAN设备的协议栈设计与实现

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随着短距离无线通信技术的飞速发展,无线医疗设备和保健设备被更加广泛地推广使用。健康检测数据的传输逐步由传统的有线电缆转变为依靠无线技术传输。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针对人体环境的通信需求,专门应用于人体体域网的WBAN技术应运而生。近年来对WBAN的研究,已经开始从理论性研究向实际应用方面转变,本文正是在这种趋势下,首先对WBAN技术进行相关性调研,对IEEE802.15.6标准进行了深入地研究,然后针对实际场景以及项目需求,对WBAN协议栈进行了设计,并在硬件平台上实现了一套符合要求的具有较高性能、较低复杂度、超低功耗的协议栈。本文将对所设计的协议栈的整体架构,各层设计方案进行详细的描述。其中物理层采用基于状态机的设计方案,为了方便移植不同的芯片,设计将底层的硬件功能进行抽象,通过代码的形式形成不同的功能接口,然后根据当前程序的状态,执行不同的逻辑功能。在MAC层设计方面,本文针对项目需求设计了的三种核心功能模块——休眠机制模块、上层模块、内存管理模块,然后针对MAC层各个功能流程给出了详细的设计方案。其中在鉴权部分,本文设计了一6种低复杂度的鉴权算法,通过把IEEE802.15.6标准中AES-CMAC加密算法改为根据AES的简化加密算法,使之能与硬件平台兼容;在入网分配部分,为了解决分配资源较少问题,本文设计了一种低时间复杂度的时隙分配算法,通过将每个时隙结构以链表方式连接,整合了空闲时隙,节约了时隙资源。本文最后给出了协议栈的功能测试方案,分别针对协议栈的物理层和MAC层功能进行测试。测试结果显示,本文设计的协议栈功能运行稳定、能耗较低,具有一定工程参考价值。
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