Use of wireless sensors networks has been common for monitoring and treatment of the human beings. With the increasing number of aging people, continuous health monitoring is crucial. Integration of low-powered and light-weight sensors nodes leads to the requirement and development of Wireless Body Area Networks (WBAN). Recently, Institute of Electrical and Electronic Engineering (IEEE) introduced the new standard IEEE 802.15.6 for body area communication. The goal of the new standard is to specify several physical layers and medium access control mechanisms for a variety of applications with various QoS requirements.
Performance analysis is a basic step to evaluate a system. In this work, we evaluated the performance of the Wireless Body Area Network (WBAN) medium access control (MAC) protocol. At first, the performance of the IEEE 802.15.6 is evaluated in terms of throughput, energy efficiency, and power consumed under saturation condition. In addition, the performance is also evaluated under non-saturation condition. We develop an analytical model to evaluate the performance of CSMA/CA based protocol during contention access phases. To verify the numerical results obtained from analytical model, we perform simulations in homogeneous and heterogeneous environments. In the homogeneous environment, we obtain the results by assuming the network with nodes of a single user priority (UP). In the heterogeneous environment, we assume the nodes with 8 different user priorities (UPs). Our results show that under both homogeneous and heterogeneous environment the analysis and simulations reasonably match.
근래에는 사람의 건강을 다루고 관찰하기 위한 목적으로 무선 센서 네트워크가 사용되는 일이 일반화되어 가고 있는 추세이다. 노인 인구의 증가에 따라, 지속적인 건강 체크는 더욱 중요한 문제로 부각되고 있다. 저전력과 경량화의 특징을 통한한 센서 노드의 등장으로 무선 신체 영역 네트워크의 발전 필요성이 대두되고 있는 상황이다. 최근에, 국제 전기 및 전자 공학회는 신체 영역 통신에 관한 새로운 표준인 IEEE 802.15.6을 제안하였다. 새로운 표준의 목표는 다양한 서비스 품질을 가진 응용프로그램들을 위한 여러 물리계층과 매체 접근 제어 계층의 동작 방식을 구체화 하는 것이다.
성능분석은 시스템을 평가하기 위해 필요한 가장 기초적인 단계이다. 본 논문에서는 무선 신체 영역 네트워크의 매체 접근 제어 성능분석을 수행하였다. 첫 번째로, 트래픽 포화 상황의 가정하에 소비전력, 에너지 효율 그리고 수율 관점에서 IEEE 802.15.6의 성능을 평가하였다. 추가적으로 트래픽 불포화 상황에서의 성능 역시 평가하였다. 본 논문에서는 CSMA/CA 기반의 프로토콜 바탕의 경쟁 접근 단계의 성능 평가를 위한 분석 모델을 제안하였다. 수학적 분석의 결과를 검증하기 위하여 본 논문에서는 동종성 및 이종성 망 환경에서의 시뮬레이션을 수행하였다. 동종성 망 환경에서는 네트워크의 노드들이 하나의 사용자 우선순위를 가지는 것을 가정하여 결과를 얻었다. 이종성 망 환경에서는 네트워크의 노드들이 서로 다른 8개의 사용자 우선순위를 가진다고 가정하였다. 본 논문의 결과는 동종성 및 이종성 망 환경에서 분석 결과와 시뮬레이션 결과가 상당히 일치한다라는 사실을 보여준다.
