一種無線體域網的連接建立方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線體域網通信技術，特別是涉及一種無線體域網的連接建立方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國城市化進程與人口老齡化的加劇，老年病和慢性病越來越普遍，除了給 患者和社會帶來沉重的經濟負擔外，還嚴重影響了患者的生活品質和家庭幸福。無線體域 網（WirelessBodyAreaNetwork,WBAN)的出現，為老年病和慢性病的居家健康監測提供 了一種簡單、低成本的短距離通信手段。基于WBAN技術，通過在人體體表或者體內布置相 應的感知設備自動采集人體心電、腦電、肌電、體溫、血壓、血糖、血氧等生命體征參數，支持 實時、方便、全天候的人體生命體征監測。WBAN技術已經成為提升醫療診斷效率、提高醫療 服務質量，開展新型遠程醫療、居家健康監護重要技術手段。
[0003] 面對無線體域網技術的重要作用和龐大的市場需求，無線體域網技術迫切需要開 展標準化工作，實現人體體征健康信息規范化管理，推動體域網技術的大規模應用。作為 "人體"傳感網，WBAN已經成為國際醫療保健界和通信業界一個戰略合作科研攻關方向。 IEEE802. 15于2007年成立了TG6小組，開展WBAN的標準化研究，并于2012年3發布了世 界上首個WBAN標準--IEEE802. 15. 6,成為目前已經發布的唯一的無線體域網國際標準。 IEEE802. 15. 6標準定義了無線體域網傳輸的物理（PHY)層和媒質接入控制（MAC)層協議， 基本滿足了無線體域網的要求。在國內，中國通信標準化協會（CCSA)也于2012年11月通 過了研究立項"適用于醫療健康應用的無線體域網通信技術要求"，目標是制定適用于我國 醫療健康應用頻段、應用需求的無線體域網標準。從國內外的研究來看，目前WBAN還有很 大的研究空間和價值，未來WBAN標準的實用化和產業化的研究還有大量工作要做。
[0004] 一種典型的無線體域網網絡拓撲結構如圖1所示。無線體域網具有星型網絡拓撲 結構，其中有且只有一個中心節點，負責管理多個終端節點的接入，協調無線資源的分配。 無線體域網中終端節點的數目可以是0個或多個，IEEE802. 15. 6標準規定一個體域網中的 終端節點數目的最大值是256。中心節點和終端節點之間以1跳（1-Hop)鏈路直接進行幀 傳輸。
[0005] 在無線體域網中，終端節點需要與中心節點建立連接后才能進行數據交互。建立 連接的作用是使終端節點獲得中心節點分配的連接標識（ConnectecLNID)作為終端節點標 識（ID)，用于數據交互過程中的尋址。當終端節點需要與中心節點進行數據交互時，都需要 與中心節點建立連接；當終端節點需要修改連接配置參數時，也可以通過連接建立過程實 現連接參數重配置。
[0006] 如圖2所示，非連接狀態的終端節點與中心節點建立連接的過程將包括如下步 驟：
[0007] 步驟201、中心節點不定期地向終端節點發送時間輪詢（T-Poll)消息，T-Poll消 息中將攜帶時間資源分配信息，以指示終端節點可以發送連接請求（ConnectionRequest) 消息的時間范圍。
[0008] 步驟202、終端節點在所述時間范圍內，以一定的概率向中心節點發送Connection Request消息。
[0009] 本步驟中，終端節點將以一定的競爭概率（ContentionProbability,CP)發送 ConnectionRequest消息，CP值的大小取決于ConnectionRequest消息的最大發送次數 R，具體的計算公式如下：
[0010]
【主權項】
1. 一種無線體域網的連接建立方法，其特征在于，包括： a、 中心節點向終端節點發送時間輪詢T-Poll消息，所述T-Poll消息攜帶為所述終端 節點分配的用于發送連接請求消息的時間資源的指示信息；所述時間資源根據連接請求消 息的最小長度和最大發送速率確定得到； b、 當所述終端節點需要與所述中心節點進行數據交互時，確定發送所述連接請求消息 的概率，并利用所述時間資源，以所述概率向所述中心節點發送所述連接請求消息； c、 所述中心節點接收到所述連接請求消息后，向所述終端節點發送連接請求確認消息 和連接配置消息； d、 所述終端節點向所述中心節點發送連接配置確認消息； e、 所述中心節點根據連接請求消息的最大長度和最小發送速率，為所述終端節點重新 分配用于發送連接請求消息的時間資源，并通過T-Poll消息通知給所述終端節點； f、 當所述終端節點需要修改連接配置參數時，所述終端節點利用所述重新分配的時間 資源，以所述概率向所述中心節點發送所述連接請求消息。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中按照
+ I確定得到所述時間資源Ql ;其中，Lmin為連接請求消息 的最小長度；RhigtestI為連接請求消息的最大發送速率；Ladt為連接請求確認消息的長度； Rlmrest--是連接請求確認消息的最小發送速率；PSIFS為從終端節點接收到T-Poll消息到 根據該T-Poll消息發送連接請求消息之間的時間間隔；A是預設的資源分配余量。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟e中按照
確定得到所述時間資源Q2 ;其中，Lmax為連接請求消息 的最大長度；Rlrarest+,為連接請求消息的最小發送速率；Ladt為連接請求確認消息的長度； Rlmrest--是連接請求確認消息的最小發送速率；PSIFS為從終端節點接收到T-Poll消息到 根據該T-Poll消息發送連接請求消息之間的時間間隔。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中按照 = + ，確定所述概率 CP ;其中，所述 Pr_priority 為所 述終端節點所進行業務的優先級概率系數；所述Pr_pri〇rity與所述終端節點所進行業務 的業務優先級具有正比關系，所述R為預設的連接請求消息的最大發送次數，max ()為最 大值函數。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中按照 CF = max(l /8,Prjsr/or/O； /「(i? + 1) / 2])，確定所述概率 CP ;其中,所述 Pr_priority 為所述 終端節點所進行業務的優先級概率系數；所述Pr_pri〇rity與所述終端節點所進行業務的 業務優先級具有正比關系，所述R為預設的連接請求消息的最大發送次數，max ()為最大 值函數。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括： 如果所述終端節點發送連接請求消息后未能在預設的時間間隔后接收到所述中心節 點發送的連接請求確認消息，則按照預設的周期向所述中心節點發送連接請求消息，直至 達到預設的連接建立停止條件，所述連接建立停止條件包括：接收到相應的連接請求確認 消息、或者連接請求消息的發送次數達到預設的最大次數閾值、或者與首次發送連接請求 消息時之間的間隔達到預設的最大時間閾值。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c中所述中心節點以預設的最低速率 向所述終端節點發送連接請求確認消息。
【專利摘要】本申請公開了一種無線體域網的連接建立方法，中心節點先根據Connection Request消息的最小長度分配資源，然后在探測到有終端節點將要建立連接時，再重新為其分配較大的資源量。采用本發明既可以保證滿足終端節點的需求，又可以避免系統資源的浪費。
【IPC分類】H04W72-04, H04W76-02, A61B5-00
【公開號】CN104640213
【申請號】CN201310571253
【發明人】高偉東, 胡煒, 劉景文, 張歡, 陳哲, 池連剛, 潘瑜, 高興航, 林佩
【申請人】普天信息技術研究院有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月13日