無線體域網技術與節能方案

摘 要在無線傳感器網絡研究中，體域網是當今發展的一大趨勢，無論是在遠程醫療還是健康監護等領域，都有著非常廣闊的市場前景。無線體域網的應用，能夠有效緩解看病貴、看病難的問題，對醫學的發展有著至關重要的意義。本文主要以無線體域網技術分析作為出發點，進而探討其節能方案，希望給我國醫學領域帶來一定幫助。

【關鍵詞】無線體域網 節能方案 低耗

1 無線體域網技術

體域網是一項新技術，國際對體域網的研究還處于初級階段，當下國際上還沒有對體域網下達明確的定義。現如今，獨立的無線體域網節點數量非常少，例如在病房看護中，通過多個BAN共同采用一個節點能夠極大的提高資源利用率，同時也能夠有效降低成本，方便管理。獨立無線體域網技術不需要再次組網向遠程終端傳輸總數據。目前體域網技術的研究局限在兩大點，即BAN合BSN，由于兩種技術都是以遠程醫療為主題，因此，也有人認為BAN和BSN都屬于體域網技術。但二者之間依舊所有差異：BAN是通過一系列的傳感器形成的網絡，實現不同傳感器資源共享；而BSN主要是通過遠程醫療的一種BAN，BSN中的每個節點都是由傳感器或其它器械組成，見圖1。

2 無線體域網的應用領域

2.1 醫療及保健

無線體域網技術在醫療保健領域應用最為廣泛，在醫療方面，通過該技術將人體各類信息傳遞計算機中，進而實現實時人體監控功能，為醫生診斷提供有力依據。例如通過EEG傳感器能夠對人體心電、腦電實施無線監測。同時，將傳感器安裝在人體中，能夠為病人提供疾病預警功能。再如當今的一種UWB監測顫抖技術，通過量化、分析原型，能夠有效針對抖動疾病，例如癲癇、帕金森綜合癥等。

2.2 體育與軍事

由于無線體域網技術主要是監測人體的各項機能，因此，該技術也能夠應用在體育與軍事中。無線體域網技術能夠對士兵康復訓練帶來一定的便捷性，能夠有效檢測各項心理數據。例如在劃船運動時，將傳感器安放到人員的腰部及臀部，能夠有效監測這兩個部分的動作標準，進而為教練員提供各項數據。

3 無線體域網技術的節能方案分析

3.1 臨時節點的WBAN高效節能路由算法

通常情況下，無線體域網技術的流程主要為：在體域網中設置臨時節點，并將節點加入網絡中，當完成所有監測任務之后，還會存留諸多能量沒有完全使用，進而造成資源良妃。基于此，想要提高無線體域網技術的節能性，必須要從節點作為優化重點，采用基于臨時節點的WBAN高效節能路由法——RSUTN。該技術主要通過將臨時節點加入到網絡后，能夠靈活調整網絡結構與傳感器位置，使臨時節點能夠分擔數據傳輸任務，提高節點的利用率，進而降低固有節點的消耗量，進而降低第一個節點的消耗速度，起到提高網絡試用期的目的。

3.2 利用轉發節點的分簇路由算法

在3.1中提到的RSUTN路由算法雖然能夠有效利用網絡臨時節點的剩余能量，延長網絡的使用時間，但并未完全解決多跳路由中存在的網絡熱點問題，也可以稱之為節點中樞問題。基于此，筆者建議采用轉變節點的分簇路由算法。該算法主要是通過分簇路由結構的全網統一TDMA時隙調度算法，并在簇頭節點上建立一顆“路由樹”，從而平衡能量負載。通過該技術能夠有效延長網絡使用時間，同時也能夠延長每個節點的生存時間，有效解決了網絡熱點問題，極大的降低體域網設備的功耗，進而延長單個節點的使用壽命。

3.3 基于超頻道數的單無線電算法

對于無線體域網技術來說，提高數據傳輸效率和可靠性是至關重要的。為了能夠保障人體安全、降低功耗，無線體域網技術中的節點大多都是配備單一無線電接收器，并且實現了多重頻道。通過多重頻道能夠讓運營的節點按照不同的時間、規律進行數據傳輸，進而提高信息傳輸效率。

3.4 增強學習算法——智能體節點

增強學習算法是智能體節點通過外部環境的一個簡單的標量信號（也稱之為增強信號）來不斷演進，進而通過終端系統分析其動作后果中的一系列問題因素。其具備學習主動性、適應性等特點，在當今智能無線體域網技術中應用非常廣泛。智能體節點增強學習主要屬性有以下幾點：

3.4.1 自治性

智能體節點能夠在外力直接干預下完成自身的工作，對自身的行為與狀態有著自我控制能力。

3.4.2 社會能力

在同一系統中，不同智能體之間能夠以某種方式形成交互。

3.4.3 反映能力

智能體節點能夠從周邊環境中獲取信息并進行信息反饋，從而改變運行環境。

3.4.4 預動能力

在對環境做出反應之外，其還能夠接收某種啟示信息，進而體現出面向目標的行為。

4 結束語

隨著我國無線技術不斷發展，無線體域網作為無線技術發展的一大趨勢，對人們的生活、社會發展有著巨大推動力。由于無線體域網設備中的傳感器節點直接與人體接觸，必須要做好無線體域網設備的節能工作，降低傳感器對人體的輻射傷害，充分發揮無線體域網設備的積極作用，進而推動我國無線技術發展。

參考文獻

[1]劉鐵流，巫詠群.一種新的基于分簇的無線傳感器網絡多跳節能路由協議[J].信息與控制，2014，41（01）：22-23.

[2]尚鳳軍.無線傳感器網絡通信協議[M].北京：電子工業出版社，2011.

作者簡介

劉澤宇（1991-），男。在讀碩士研究生，研究方向為無線體域網。

作者單位

廣西大學計算機與電子信息學院 廣西壯族自治區南寧市 530004