Published March 1, 2014 | Version v1
Publication Open

Adaptive Medium Access Control Protocol for Wireless Body Area Networks

Creators

  • 1. COMSATS University Islamabad
  • 2. Dalian University of Technology
  • 3. Dalhousie University
  • 4. King Abdulaziz University
  • 5. University of Alberta

Description

Wireless Body Area Networks (WBANs) are widely used for applications such as modern health-care systems, where wireless sensors (nodes) monitor the parameter(s) of interest. Nodes are provided with limited battery power and battery power is dependent on radio activity. MAC protocols play a key role in controlling the radio activity. Therefore, we present Adaptive Medium Access Control (A-MAC) protocol for WBANs supported by linear programming models for the minimization of energy consumption and maximization of dataflow. Our proposed protocol is adaptive in terms of guard band assignment technique and sleep/wakeup mechanism. We focus on specific application to monitor human body with the help of nodes which continuously scan body for updated information. If the current value is within normal range, nodes do not try to access channel. However, if the current value rises or falls beyond the permissible range, nodes switch on their transceiver to access channel. Moreover, A-MAC uses TDMA approach to access channel and well-defined synchronization scheme to avoid collisions. Furthermore, we conduct a comprehensive analysis supported by MATLAB simulations to provide estimation of delay spread. Simulation results justify that the proposed protocol performs better in terms of network lifetime and throughput as compared to the counterpart protocols.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تُستخدم شبكات منطقة الجسم اللاسلكية (WBANs) على نطاق واسع لتطبيقات مثل أنظمة الرعاية الصحية الحديثة، حيث تراقب المستشعرات (العقد) اللاسلكية المعلمة(المعلمات) محل الاهتمام. يتم تزويد العقد بطاقة بطارية محدودة وتعتمد طاقة البطارية على نشاط الراديو. تلعب بروتوكولات MAC دورًا رئيسيًا في التحكم في النشاط اللاسلكي. لذلك، نقدم بروتوكول التحكم في الوصول المتوسط التكيفي (A - MAC) لشبكات WBAN المدعومة بنماذج البرمجة الخطية لتقليل استهلاك الطاقة وتعظيم تدفق البيانات. بروتوكولنا المقترح قابل للتكيف من حيث تقنية تعيين نطاق الحماية وآلية النوم/الاستيقاظ. نحن نركز على تطبيق محدد لمراقبة جسم الإنسان بمساعدة العقد التي تفحص الجسم باستمرار للحصول على معلومات محدثة. إذا كانت القيمة الحالية ضمن النطاق الطبيعي، فلا تحاول العقد الوصول إلى القناة. ومع ذلك، إذا ارتفعت القيمة الحالية أو تجاوزت النطاق المسموح به، تقوم العقد بتشغيل جهاز الإرسال والاستقبال الخاص بها للوصول إلى القناة. علاوة على ذلك، يستخدم A - MAC نهج TDMA للوصول إلى القناة ومخطط المزامنة المحدد جيدًا لتجنب الاصطدامات. علاوة على ذلك، نجري تحليلًا شاملاً مدعومًا بمحاكاة MATLAB لتقديم تقدير لفروق أسعار التأخير. تبرر نتائج المحاكاة أن أداء البروتوكول المقترح أفضل من حيث عمر الشبكة والإنتاجية مقارنة بالبروتوكولات النظيرة.

Translated Description (French)

Les réseaux corporels sans fil (WBAN) sont largement utilisés pour des applications telles que les systèmes de santé modernes, où des capteurs sans fil (nœuds) surveillent le ou les paramètres d'intérêt. Les nœuds sont fournis avec une puissance de batterie limitée et la puissance de la batterie dépend de l'activité radio. LES PROTOCOLES MAC jouent un rôle clé dans le contrôle de l'activité radio. Par conséquent, nous présentons le protocole Adaptive Medium Access Control (A-MAC) pour les WBAN pris en charge par des modèles de programmation linéaire pour la minimisation de la consommation d'énergie et la maximisation du flux de données. Notre protocole proposé est adaptatif en termes de technique d'attribution des bandes de garde et de mécanisme de sommeil/réveil. Nous nous concentrons sur une application spécifique pour surveiller le corps humain à l'aide de nœuds qui scannent continuellement le corps pour obtenir des informations mises à jour. Si la valeur actuelle est dans la plage normale, les nœuds n'essaient pas d'accéder au canal. Cependant, si la valeur actuelle augmente ou diminue au-delà de la plage autorisée, les nœuds allument leur émetteur-récepteur pour accéder au canal. De plus, A-MAC utilise l'approche TDMA pour accéder au canal et un schéma de synchronisation bien défini pour éviter les collisions. De plus, nous menons une analyse complète étayée par des simulations Matlab pour fournir une estimation de la propagation des retards. Les résultats de la simulation justifient que le protocole proposé soit plus performant en termes de durée de vie et de débit du réseau par rapport aux protocoles homologues.

Translated Description (Spanish)

Las redes inalámbricas de área corporal (WBAN) se utilizan ampliamente para aplicaciones como los sistemas modernos de atención médica, donde los sensores inalámbricos (nodos) monitorean los parámetros de interés. Los nodos se proporcionan con una energía de batería limitada y la energía de la batería depende de la actividad de radio. Los protocolos MAC juegan un papel clave en el control de la actividad de radio. Por lo tanto, presentamos el protocolo Adaptive Medium Access Control (A-MAC) para WBANs soportado por modelos de programación lineal para la minimización del consumo de energía y la maximización del flujo de datos. Nuestro protocolo propuesto es adaptativo en términos de técnica de asignación de banda de protección y mecanismo de sueño/despertar. Nos centramos en aplicaciones específicas para monitorear el cuerpo humano con la ayuda de nodos que escanean continuamente el cuerpo para obtener información actualizada. Si el valor actual está dentro del rango normal, los nodos no intentan acceder al canal. Sin embargo, si el valor de la corriente sube o baja más allá del rango permitido, los nodos encienden su transceptor para acceder al canal. Además, A-MAC utiliza el enfoque TDMA para acceder al canal y un esquema de sincronización bien definido para evitar colisiones. Además, realizamos un análisis exhaustivo respaldado por simulaciones de MATLAB para proporcionar una estimación de la propagación del retraso. Los resultados de la simulación justifican que el protocolo propuesto funciona mejor en términos de vida útil y rendimiento de la red en comparación con los protocolos homólogos.

Files

254397.pdf

Files (15.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:37a57e13d4ed2a44b476a210748f8a87
15.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
بروتوكول التحكم في الوصول المتوسط التكيفي لشبكات منطقة الجسم اللاسلكية
Translated title (French)
Protocole de contrôle d'accès au support adaptatif pour les réseaux corporels sans fil
Translated title (Spanish)
Protocolo de control de acceso al medio adaptativo para redes inalámbricas de área corporal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2005449844
DOI
10.1155/2014/254397

Is supplement to
https://openalex.org/W3140976104 (Other)
https://openalex.org/W3004923053 (Other)
https://openalex.org/W2997674041 (Other)
https://openalex.org/W2588244391 (Other)
https://openalex.org/W2509426954 (Other)
https://openalex.org/W2295153738 (Other)
https://openalex.org/W2156941064 (Other)
https://openalex.org/W2135757886 (Other)
https://openalex.org/W1917444284 (Other)
https://openalex.org/W1585485779 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1601373589
  • https://openalex.org/W1967896262
  • https://openalex.org/W2099540870
  • https://openalex.org/W2131373651
  • https://openalex.org/W2140431068
  • https://openalex.org/W2147403034
  • https://openalex.org/W2165618857