无线体域网在交互式环境中的动态组网与覆盖网络结构研究

无线体域网是一种最近几年兴起的用于采集与处理人体体征，行为与信息的新型无线网络。无线体域网通过在人体上布置无线传感器，并使用超小辐射和超短距离的无线通讯技术来构成连通的网络。由于人在社会中的活动，无线体域网经常处在一个交互与动态的环境下。在这一类的环境中，体域网具有一个最突出的特点，即网内无线链路的状态在时间轴上变化较快。在本项目中，我们将针对无线体域网在交互式环境中所面临的高动态链路质量变化所导致的网络拓扑变化与其对上层稳定性的影响，开展研究工作。首先，我们将研究无线体域网拓扑结构，建立网内结构与网间结构模型。第二，我们提出通过搭建覆盖网结构，在高动态的体域网拓扑之上实现面向应用的数据服务技术方案。第三，我们将设计针对网间通讯的接入层协议与路由协议。这项研究工作也包括建立一个无线体域网的演示开发平台，实现与评测各协议与机制，并开发一到两个交互式应用。

在课题执行期间，借助着这几年可穿戴设备的热潮，各种无线体域网设备已经越来越多地被用户接受。虽然目前多数应用还停留在点到点的传输通讯，但是我们已经可以清晰地看到围绕着人搭建的无线体域网应用已经离我们很近了。而且无线体域网的研究地位也从原来无线传感网的一个分支，逐步成为相关研究领域的热点，更和普式计算、众包、网络虚拟化有了多层的交叉。多个标准组例如6LowPAN,ROLL等工作的引入，也提供了更丰富的应用场景与科研课题。无线体域网通过在人体上布置无线传感器，并使用超小辐射和超短距离的无线通讯技术来构成连通的网络。本课题中，我们主要针对无线体域网多节点交互，网络状态变化快等方面进行研究。课题成果包括：.1）研究在动态环境下的体域网节点间链路的形成与维护，设计符合节点高动态情况下的路由机制，并且形成了一套体域网MAC与网络协议通用分析模型。该模型可以针对不同场景与不同资源对接入与路由协议进行分析；.2）研究了设计面向异构服务资源的覆盖网络结构，并且实现了一套支持异构节点的网络系统原形Manticore，可以实现无线体域网节点的动态加入，并且提供自动的传感器感知服务；.3）研究在交互式环境下的多个体域网间的冲突消减、资源发现与同步问题，并设计实时无线资源调配机制及决策算法；.4）针对动态无线网络中由于传输环境与动态链路等造成的数据丢失问题进行了建模分析，并且提出了重构算法，提高了在网络中数据使用的效率。.课题组发表论文13篇，发表包括Transaction on Parallel and Distributed Systems、Computer Networks、Journal of Computer Networks and Communications等期刊，以及INFOCOM、WCNC、Globecom等会议。同时课题组申请了一项国家专利，独立开发了两套无线体域网平台系统。课题执行期间，课题组一人获得博士学位，四人获得硕士学位。