I. Giới thiệu
II. Nội dung
1. Giám sát bệnh nhân
2. Phân loại và yêu cầu
- Các loại thiết bị
- Tỷ lệ dữ liệu
- Năng lượng
- Chất lương dịch vụ và độ tin cậy
- Khả năng sử dụng
- An ninh và bảo mật
3. Định vị Wban
4. Lớp vật lý
- Truyền thông RF
- Chuyển dông trong cơ thể
- Truyền thông Non-RF
5. Lớp MAC
- IEEE 802.15.4
- Nghị định thư cụ thể WBAN
- IEEE 802.15.6
6. Lớp mạng
7. Nghi định thư Cross-layer
8. Chất lượng dịch vụ
9. An ninh
10. Các dự án hiện tại
11. Các nghiên cứu vấn đề mở
III. Kết luận
18 trang |
Chia sẻ: oanh_nt | Lượt xem: 1680 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài WBAN, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
cảm biến từ các cảm biến sinh lý.
• Chế biến và tích hợp dữ liệu từ các cảm biến sinh lý khác nhau cung cấp cái nhìn sâu
sắc hơn vào tình trạng người dung.
• Cung cấp cho người dùng âm thanh và đồ họa, giao diện có thể được sử dụng để chuyển
tiếp các cảnh báo sớm hoặc hướng dẫn (ví dụ, trong quá trình phục hồi chức năng)
• Bảo mật thông tin liên lạc với các máy chủ cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe từ xa ở
các cấp trên sử dụng dịch vụ Internet.
Các máy chủ cá nhân có thể được thực hiện trên một kệ off-the-Internet-bật máy PDA
(Personal Digital Assistant), 3 điện thoại di động G, hoặc trên một máy tính gia đình cá nhân.
Nhiều cấu hình đều có thể tùy thuộc vào loại mạng không dây sử dụng. Ví dụ, các máy chủ cá
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 8
nhân có thể giao tiếp với cá nhân WBAN các nút bằng cách sử dụng giao thức Zigbee không dây
cung cấp điện năng thấp, mạng lưới hoạt động và hỗ trợ hầu như không giới hạn số các nút
mạng. Một điều phối viên mạng, gắn liền với các máy chủ cá nhân, có thể thực hiện một số các
chế biến trước và nhiệm vụ đồng bộ hóa. Các tình huống giao tiếp khác cũng có thể. Ví dụ, các
máy chủ cá nhân chạy trên một mạng WLAN Bluetooth hoặc PDA cho phép có thể giao tiếp với
các dịch vụ từ xa cấp trên thông qua một máy tính tại nhà, máy tính sau đó phục vụ như một
cổng .
Dựa vào off-the-shelf nền tảng điện toán di động là rất quan trọng, như các nền tảng này
sẽ tiếp tục phát triển trong khả năng của mình và chất lượng dịch vụ. Các nhiệm vụ đầy thử thách
là để phát triển các ứng dụng mạnh mẽ cung cấp dịch vụ đơn giản và trực quan (WBAN cài đặt,
dữ liệu tổng hợp, bảng câu hỏi mô tả các triệu chứng chi tiết, hoạt động, an toàn và truyền thông
đáng tin cậy với các máy chủ từ xa y tế, vv.) Tổng số thông tin tích hợp sẽ cho phép bệnh nhân
nhận được hướng dẫn từ nhà cung cấp chăm sóc sức khỏe của họ dựa trên điều kiện hiện tại của
họ.
II. phân loại và yêu cầu
1.Các loại thiết bị
Bộ cảm biến nút: Một thiết bị để đáp ứng và thu thập dữ liệu về các kích thích vật lý,
xử lý dữ liệu nếu cần thiết và báo cáo thông tin này không dây. Nó bao gồm một số thành phần:
cảm biến phần cứng, một đơn vị năng lượng, một bộ xử lý, bộ nhớ và máy phát hoặc thu phát.
Thiết bị truyền động : Một thiết bị có hành vi theo dữ liệu nhận được từ các cảm biến
hoặc thông qua tương tác với người dùng. Các thành phần của một thiết bị truyền động tương tự
như của bộ cảm biến: phần cứng thiết bị truyền động (ví dụ như phần cứng cho quản lý thuốc,
bao gồm một hồ chứa để giữ y học), một đơn vị năng lượng, một bộ xử lý, bộ nhớ và một bộ thu
hoặc thu phát.
Thiết bị cá nhân: Thiết bị là tập hợp tất cả các thông tin có được bởi các cảm biến và
thiết bị truyền động và thông báo cho người sử dụng (ví dụ như các bệnh nhân, một y tá, một bác
sĩ …) thông qua một cổng bên ngoài, thiết bị truyền động một hoặc hiển thị một LED trên thiết
bị. Các thành phần là một đơn vị năng lượng, một lượng lớn) bộ xử lý (, bộ nhớ và thu phát một.
Thiết bị này còn được gọi là Body Control Unit (BCU) , cơ thể gateway hoặc chìm. Trong một
số hiện thực, một cá nhân Trợ lý kỹ thuật số (PDA) hoặc điện thoại thông minh được sử dụng.
Nhiều loại cảm biến và thiết bị truyền động được sử dụng trong một WBAN. Việc sử dụng chính
của tất cả các thiết bị này là để được tìm thấy trong lĩnh vực ứng dụng y tế. Năm sau, các nút
cảm biến thuật ngữ dùng để chỉ cả khi các nút thiết bị truyền động. Số lượng các nút trong một
WBAN bị hạn chế bởi tính chất của mạng. Dự kiến số lượng các nút sẽ được nằm trong khoảng
từ 20-50.
2. Tỷ lệ dữ liệu
Do không đồng nhất mạnh mẽ của các ứng dụng, tốc độ dữ liệu sẽ thay đổi mạnh mẽ, từ
dữ liệu đơn giản tại một vài kbps cho các dòng video của một số Mbps. Dữ liệu cũng có thể được
gửi trong vụ nổ, có nghĩa là nó được gửi ở mức cao hơn trong vụ nổ. Các tốc độ dữ liệu cho các
ứng dụng di erent được đưa ra và được tính bằng tỷ lệ lấy mẫu, phạm vi và mong muốn chính
xác của các phép đo. Nói chung, nó có thể thấy rằng các ứng dụng tốc độ dữ liệu là không cao.
Tuy nhiên, nếu có một WBAN với một số các thiết bị (tức là một cảm biến chuyển động tá,
ECG, EMG, giám sát glucose vv) tốc độ dữ liệu tổng hợp dễ dàng đạt đến một vài Mbps, mà là
một cao hơn mức sống của hầu hết các bit hiện tại điện năng thấp radio. Độ tin cậy của việc
truyền dữ liệu được cung cấp về các tỷ lệ lỗi bit cần thiết (BER) được sử dụng như một biện
pháp cho số lượng các gói dữ liệu bị mất. Đối với một thiết bị y tế, độ tin cậy phụ thuộc vào tốc
độ dữ liệu. Các thiết bị dữ liệu tốc độ thấp có thể đối phó với một BER cao. trong khi các thiết bị
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 9
với một tốc độ dữ liệu cao hơn đòi hỏi phải có BER thấp hơn. Các BER yêu cầu cũng phụ thuộc
vào các criticalness của dữ liệu.
3.Năng lượng
Tiêu thụ năng lượng có thể được chia thành ba lĩnh vực: cảm biến, (không dây) giao tiếp và xử lý
dữ liệu . Các giao tiếp không dây có thể là tiêu thụ nhiều năng lượng nhất. Các kích thước của
pin được sử dụng để lưu trữ năng lượng cần thiết là trong hầu hết trường hợp, các đóng góp lớn
nhất cho các thiết bị cảm biến cả về kích thước và trọng lượng. Pin, kết quả là, giữ nhỏ và năng
lượng tiêu thụ của các thiết bị cần phải được giảm bớt. Trong một số ứng dụng, cảm biến của
thiết bị truyền động nút WBAN cần hoạt động trong khi hỗ trợ một thời gian sử dụng pin của
tháng hoặc thậm chí nhiều năm mà không cần can thiệp.
4. Chất lượng dịch vụ và độ tin cậy
Chất lượng dịch vụ xử lý là một tầm quan một phần trong khuôn khổ quản lý rủi ro của
ứng dụng. Một vấn đề quan trọng là độ tin cậy của truyền dẫn để đảm bảo rằng các giám sát dữ
liệu nhận được một cách chính xác bởi sự chuyên nghiệp chăm sóc sức khỏe.
Độ tin cậy có thể được coi là một trong hai đầu cuối đến đầu cuối hoặc trên mỗi cơ sở
liên kết. Hơn nữa, các thông điệp cần được giao trong thời gian hợp lý. Độ tin cậy của mạng trực
tiếp ảnh hưởng đến chất lượng của bệnh nhân theo dõi,và trong một kịch bản trường hợp xấu
nhất có thể gây tử vong khi một sự kiện đe dọa cuộc sống đã đi không bị phát hiện.
5. Khả năng sử dụng
Trong hầu hết trường hợp, một WBAN sẽ được thiết lập trong bệnh viện nhân viên y tế,
không phải bởi ICT-kỹ sư. Do đó, mạng phải có khả năng cấu hình và chính nó tự động, tức là tự
tổ chức tự bảo dưỡng cần được hỗ trợ. Bất cứ khi nào một nút là đưa vào cơ thể và bật lên, nó sẽ
có thể tham gia mạng và thiết lập các đường mà không cần bất kỳ bên ngoài can thiệp. Các tổ
chức cũng bao gồm các khía cạnh tự vấn đề giải quyết các nút. Một địa chỉ có thể được cấu hình
vào thời gian sản xuất.
hoặc thiết lập thời gian bằng cách mạng bản thân. Ở đó, các mạng cần được nhanh chóng cấu
hình lại, cho thêm dịch vụ mới. Khi tuyến đường một thất bại, một trở lại con đường nên được
thiết lập. Các thiết bị có thể được rải rác trên và trong toàn bộ cơ thể. Các vị trí chính xác của
thiết bị sẽ phụ thuộc vào ứng dụng, ví dụ một trái tim cảm biến rõ ràng phải được đặt trong khu
phố của tim, nhiệt độ sensor có thể được đặt gần như bất cứ nơi nào. Các nhà nghiên cứu có vẻ
không đồng ý về vị trí cơ thể lý tưởng cho cảm biến số các nút, cảm biến chuyển động có nghĩa
là, như việc giải thích dữ liệu đo được không phải luôn là cùng làm việc không nên được coi như
là một tĩnh một. Cơ thể có thể trong chuyển động (ví dụ như đi bộ, chạy, xoắn …) mà gây ra
hiệu ứng bóng mờ dần và kênh. Các nút cần phải có một yếu tố hình thức nhất quán nhỏ và cấy
ghép với các ứng dụng mặc. Điều này sẽ làm cho WBANs vô hình và không phô trương.
6. An ninh và bảo mật
Các thông tin liên lạc của sức khỏe liên quan đến thông tin được cảm biến trong một
WBAN và trên Internet được thông tin cho máy chủ và bảo mật và phải được mã hóa để bảo vệ
sự riêng tư của các bệnh nhân. Các nhân viên thu thập các dữ liệu cần phải được tự tin rằng dữ
liệu không phải là giả mạo và thực sự bắt nguồn từ đó bệnh nhân. Hơn nữa, nó không thể được
dự kiến một người trung bình hoặc nhân viên y tế có khả năng thiết lập dựng và quản lý xác thực
và ủy quyền quy trình. Hơn nữa các mạng nên có thể truy cập khi người dùng không có khả năng
cho mật khẩu. An ninh và các cơ chế bảo vệ sự riêng tư sử dụng một phần quan trọng của năng
lượng sẵn có và nên do được năng lượng hiệu quả và nhẹ.
III.Vị trí WBANs
Sự phát triển và nghiên cứu trong lĩnh vực WBAN chỉ ở trong giai đoạn đầu.Như một hệ
quả Thuật ngữ cũng không luôn luôn rõ rang.Trong văn học, giao thức phát triển cho WBAN có
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 10
thể nối từ liên lạc giữa cảm biến trên cơ thể đến liên lạc từ một nút cơ thể đến một trung tâm dữ
liệu kết nốt internet. Để hiểu rõ hơn, chúng tôi đề suất những định nghĩa dưới đây: giao tiếp
trong nội bộ cơ thể và ngoài cơ thể. Một ví dụ được trình bày trong hình 2.former điều khiển
thông tin xử lý trên cơ thể giữa càm biến hay thúc đẩy và thiết bị cá nhân,Sau đảm bảo giao tiếp
giữa thiết bị cá nhân và một mạng bên ngoài.Làm như vậy, dữ liệu y tế từ các bệnh nhân ở nhà
có thể được sử lý bởi bác sĩ hay lưu trữ trong cơ sở dữ liệu y tế.Phần này là tương tự như một
định nghĩa trong nơi hệ thống y học từ xa được trình bày. Cấp một bao gồm các thông tin liên lạc
trong nội bộ cơ thể ,tầng phụ kiện tên cơ thể giao tiếp với các thiết bị cá nhân và internet vả tẩng
3 là trình bày giao tiếp cơ thể mở rộng từ internet đến server y tế.Các sự kết hợp của giao tiếp
trong và ngoài cơ thể có thể tạo ra một dịch vụ chăm sóc sức khỏe ở mọi lúc mọi nơi.Một ví dụ
có thể được tìm thấy trong nơi tiện ích lưới tính toán được kết hợp với một WBAN , Làm như
vậy dữ liệu chiết xuất từ các WBAN được gởi đến mạng lưới cung cấp truy cập để tính toán phù
hợp dịch vụ với băng rộng và Một sự sưu tập lớn thời gian phân phối các nguồn khá nhau.
Đến nay đã được phát triển chú yếu tập trung vào xây dựng kiến trúc và nền tảng dịch vụ
từ liên lạc bên ngoài cơ thể.Phần lớn sự bổ xung tập trung vào đóng gói lại của càm biến truyền
thống với thiết bị không dây hiện tại. Họ xem xét một số ít WBAN chỉ bao gồm một vài càm
biến trực tiếp và kết nối không dây đến thiết bị cá nhân. Hơn nữa họ sử dụng thu phát với một
thiết bị và anten lớn không phù hợp để sử dụng trên cơ thể.
Một WBAN được so sánh với loại khác của mạng không dây, như
(WPAN),WLAN,WMAN,WAN.Một WBAN hoạt động gần cơ thể và tầm liên lạc sẽ bị giảm vài
mét ,với giá trị từ 1-2 mét,Trong khi một WBAN được dành để kết nối các thiết bị đeo vào người
, WPAN là một mạng lưới xung quanh cơ thể. Phạm vi giao tiếp có thể lên đến 10 mét cho các
ứng dụng tốc độ dữ liệu cao và tăng lên hơn 3 mét cho các ứng dụng tốc độ thấp.WLAN có
phạm vi giao tiếp thông thường lên đến hàng trăm mét. Mỗi loại mạng có đặc trưng công nghệ
cho phép riêng, địng nghĩa bởi IEEE. WPAN 15-1(bluetooth) hay 802.15.4, WLAN dung
802.11(wifi) và WMAN dung 16(WiMax). Liên lạc trong WAN có thể được thiết lập qua các
giao tiếp vệ tinh.
Trong một số bài viết ,WBAN được coi như một dang đặc biệt của mạng càm biến không
dây hay cảm biến không dây và mạng thiết bị chuyển động với những yêu cầu riêng của nó. Vì
thế, mạng cảm biến truyền thống không giải quyết những thách thức cụ thể liên quan đến giám
sát cơ thể người.Cơ thể người bao gồn một môi trường nội bộ phức tạp làm giảm bớt và xung đột
với môi trường bên ngoài nhưng theo một cách riêng biệt và cùng bản chất. Cơ thể con người
không chỉ có quy mô nhỏ hơn nhưng cũng đòi hởi các loại khác biệt và tần số được cấp, với
những thách thức khác hơn những thứ WSN gặp phải. Việc giám sát các kết quả dữ liệu y tế
trong một nhu cầu gia tăng về độ tin cậy.Việc dễ dàng sử dụng các cảm biến đặt trên cơ thể dẫn
đến một yếu tố nhỏ bao gôm nhần pin và anten, dẫn đến yêu cầu cao về hiệu quả năng lượng.Các
nút cảm biến có thể di chuyển đối với mỗi cái khác, Ví dụ quan hệ trong di chuyển giữa nút đặt ở
tay và ở hông. Điều này đòi hỏi hỗ trợ di động.Tóm lại mặc dù thách thức bỏi WBAN có nhiều
cách tương tự WSN, ở đó những khác biệt bên trong giữa hai cách, cần quan tâm đặc biệt .Tổng
quan về một trong số những khác biệt được đưa ra. Một sơ đồ tổng quan về những thách thức
trong một WBAN và một sự so sánh WSN và WLAN được đưa rat ring.
IV.Lớp vật lý
Các đặc tính của lớp vật lý là sự khác biệt của WBAN so với một mạng cảm biến thông
thường hoặc một mạng ad-hoc do sự gần gũi của cơ thể con người. Thử nghiệm với những hạt
TelosB(sử dụng thu phát CC2420) Cho thấy sự thiếu hụt thông tin lien lạc giữa các nút trên ngưc
với các nút trên lưng của người bệnh. Điều này càng được thể hiện rõ khi năng lượng cung cấp
được cài đặt ở mức thấp nhất vì lý do tiết kiệm năng lượng. Kết quả rút ra tương đương đối với
thu phát CC2420 in[47]: Khi một người ngồi trên ghế nệm, không có sự thông tin lien lạc ngực
và mắt cá chân. Kết quả thu được tốt hơn khi có anten được đặt cao hơn 1cm trên cơ thể. Khi các
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 11
thiết bị nhỏ hơn và nhiều hơn ở mọi nơi, Một kết nối trực tiếp đến thiết bị cá nhân sẽ không thưc
hiên được và cấu trúc lien kết mạng phức tạp hơn sẽ là cần thiết.trong phần này chúng ta sẽ thảo
luận các đặc tính truyền thông của sóng vô tuyến trong 1 WBAN and các loại truyền thông khác.
1.Truyền thông RF
Một số nghiên cứu đã cho thấy đường mất và bên trong cơ thể con người hay sử dụng tín
hiệu vô tuyến nar-rowband hoặc Ultra Wide Band (UWB).Tất cà đều đi đến kết luận rằng các tín
hiệu vô tuyến có sự suy hao lớn. Thông thường trong những mạng không dây, chúng ta biết rằng
năng lượng được phát đi suy giảm với dη trong đó : d là khoảng cách giữa cảm biến và thiết bị, η
là hệ số suy hao[48]. Trong không gian tự do, η có giá trị 2. Các loại suy hao khác bao gồm
fading. Việc truyền phát có thể phân loại theo nơi diền ra: bên trong cơ thể hoặc dọc theo bề mặt
cơ thể.
Trong cơ thể.
Sự lan truyền của sóng điện từ trong cơ thể con người được kiềm tra. Cơ thể hoạt động
như một kênh truyền dẫn mà chủ yếu là suy hao do hấp thụ nẳng lượng do các mô, nó bị tiêu hao
vì nhiệt.NHư các mô làm giảm điện trường và được bao phủ bởi nước,Sóng EM đã bị suy giảm
đáng kể khi đến được phía đầu nhận. Để xác định lượng điện năng bị mất do tàn nhiệt, Một tiêu
chuẩn đo lường mức độ năng lượng bị hâp thụ trong mô tế bào Được sử dụng: Sự gia tăng hấp
thụ đặc biệt(SAR).Đó là sự kết luận rằng sự suy giảm là rất cao so với truyền trong không gian
tự do, Một bổ sung 30-35 dB tại khoảng cách nhỏ được lưu ý .Một cách đơn giản nhiệt độ trong
sự dự đoán kế hoạch trên SAR được trình bày trong .Có ý kiến cho rằng việc xem xét việc tiêu
thụ năng lượng là không đủ và rằng Mô nhạy cảm với nhiệt độ tăng lên. SỰ ảnh hưởng của vóc
dáng người bệnh và vị trí trên mô hình bức xạ điện từ từ máy phát điện từ được cấy sâu được
nghiên cứu trong. Nó là kết luận rằng sự khác nhau về vóc dáng ít nhất cũng có tác động như sự
di chuyền cánh tay của bệnh nhân.
Dọc theo cơ thể
Hầu hết các thiết bị được sử dụng trong một WBAN mặc dù được gắn trên cơ thể.Việc
truyền theo dọc cơ thể người có thể được chia thành đường thẳng (LOS) và những tình huống
không thẳng(NLOS). Lúc trước ,Các hiệu ứng cong của cơ thể không được tính đến giống như
trên một mặt phẳng hoặc thí nghiệm được thực hiện ở một bên của cơ thể.Sau đó hiệu ứng truyền
từ trước lên trên hoặc ra đằng sau cơ thễ được đánh giá .
Chế độ kênh cho đường truyền thẳng(LOS) dọc theo cơ thể con người được nghiên cứu trong.
Cả 2 đều được mô phỏng và thí nghiệm, Các nghiên cứu đã được thực hiện cho cả băng hệp và
tín hiệu UWB. Tuy nhiên, Kết quả có thể được so sánh như các nghiên cứu cho tín hiệu UWB
Được thực hiện cho một băng thông từ 3 đến 6 GHz và hệ thống băng hẹp 2.4GHz là tương đối
gầ với băng tần 3GHz.Có thể thấy rằng số mũ η vào khoảng giữa 3 và 4, tùy thuộc vào vị trí của
thiết bị, Ví dụ:sự suy giảm tín hiệu trên cách tay thì thấp hơn so với ở trên thân thể. Đó là phát
biểu rằng sự hấy thu xảy ra lớn hơn đối với thể tích lớn hơn của thân thể, và bởi vì mặt tiếp xúc
của thân thì kém bằng phẳng hơn mặt được kéo ra của cánh tay. Nghiên cứu trong cho thấy một
tác động đáng kể của chiều cao anten trong sự suy giảm đường truyền. Những điểm anten gần
cơ thể có sự suy giảm lớn hơn: Sự chênh lệch lớn hơn 20dB đối với anten có chiều cao 5mm và
5cm. Các cảm biến và anten của của mạng không dây điện tích cơ thể sẽ được thiết kế nhỏ gọn
hơn, anten sẽ đặt sát với cơ thể sẽ làm cho sự suy giảm cao hơn.
Trong tình huống đường truyền không thẳng ,ở đó không có tầm nhìn trực tiếp gởi và nhận. Các
sóng ME bị nhiễu xạ ra sung quanh cơ thể thay vì có một đường trực tiếp xuyên qua cơ thể. Hệ
số mũ suy giảm từ 5 đến 6 đã được tìm thấy. Do sự suy giảm trong NLOS cao hơn LOS đã được
quan sát , Do nhiễu xạ quanh cơ thể con người và sự hấp thụ bức xạ của cơ thể người. Cơ chế
truyền được trình bày cho các lien kết tai đến tai, Đó có thể được coi là tình huống xấu nhất do
các đầu không được nhìn thấy trong đường thẳng, Đã được nhận biết. Nó đã chỉ ra rằng việc
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 12
truyền từ phía đầu trực tiếp đến phía đối diện có thể gặp rắc rối do sự phản xạ và suy giảm mạnh
từ phái đầu.
Các kết quả trên cho thấy nó không phải lúc nào cũng khả thi đối với đường truyền đơn
dọc cơ thể.
2. Sự di chuyển của cơ thể
Sự di chuyển của cơ thể đóng một vai trò quan trọng trong sức mạnh của tính hiệu được
nhận. Cho thấy sự chuyển động của cánh tay lên trên và phía trước cơ thể có một chút ảnh hưởng
đối với năng lượng tín hiệu nhận.Nhiều sư thay đổi có giá trị khác được tìm thấy khi cánh tay
được đưa ra để chắn đường truyền thẳng giữa hai anten . Một thống mô hình sơ bộ cho dáng đi
đã được phân tích.Nó kết luận rằng sự suy giảm đáng kể có thể sảy ra (lên đến 20 dB) Khi các
chi của cơ thể di chuyển giữa anten Tx và Rx. Sự di chuyển của các chi có thể gây ra sự suy
giảm 30dB hoặc nhiều hơn. Một kết luận tương tự đã được tìm thấy trong thực hiện thực tế . Khi
Các cảm biến giao tiếp trực tiếp với thiết bị cá nhân Sử một sóng siêu cao tần hoạt động ở 868
MHz. Giảm mất 50% tại nơi thu tín hiệu khi cơ thể trong trang thái di chuyển.
3.Truyền thông phi cao tần
Bên cạnh việc lan truyền của sóng vô tuyến, Số khác lại nghiên cứu khả năng chuyển dao
dữ liệu số bằng tụ điện và Kích điện, cũng được gọi là kết nối giao tiếp cơ thể(BCC).Những sóng
vô tuyến hoạt động ở tần số thấp. Đầu tiên trình bày khả năng của sự can thiệp miễn phí Năng
lượng cực thấp sự chuyển giao dữ liệu xuyên qua cơ thể người. Những biến đổi cao của suy hao
truyền dẫn đã được quan sát thấy tại các phần khác nhau của cơ thể .Galvanic coupling hứa hẹn
là một công nghệ truyền thông tiềm năng cho các bộ càm biến ứng dụng trên ngực và khoảng
cách ngắn trên tay chân,Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để trao đổi dữ liệu với một cơ
thể khác từ ví dụ di chuyển cánh tay. OsteoConduct được trình bày, Ở đó hệ thống cơ xương của
con người được sử dụng để truyền dữ liệu và thông tin ở mức năng lượng thấp, an toàn ,không
ảnh hưởng thẩm mỹ. Mặc dù nghiên cứu này có triển vọng, tốc độ dữ liệu rất thấp chỉ đạt(5
bit/s).
Ý tưởng của BCC được tiếp tục khai thác từ chính WBANs. Họ Bàn luận để trang bị cho
các nút với cả hai khả năng RF và BCC.Như BCC là bị hạn chế đối với cơ thể người, BCC có thể
được sử dụng để tìm hiểu và nhân biết nút cảm ứng trên cơ thể tương tự và kích hoạt sóng cao
tần RF từ chế độ ngủ ít năng lượng.
V.Lớp MAC
Số lượng các giao thức đặc biệt được phát triển cho WBANs bị giới hạn. Như kết nối
mạng trong mạng cảm biến không dây có một vài điểm chung với kết nối mạng trong
WBANs,Nó rất hữu ích để xem xét nghiên cứu giao thức MAC được thiết kế cho WSNs.Một cái
nhìn tồng quát có thể được tìm thấy trong[66,67].Hai quan điểm chính là lý luận cơ bản và lịch
trình cơ bản. Đối với CSMA/CA là một loại hình tiêu biểu, trong khi TDMA là một loại hình
tiêu biểu cho sau này. Những ưu điểm của nền tảng luận lý đạt được là sự đơn giản hóa, cơ sở hạ
tầng có sằn tính năng ad-hoc và khả năng thích ứng tốt cho chuyển tải trong thay đồi bất
thường,đặc biệt cho phụ tải thấp.Nền tảng kế hoạch dựa trên tiếp cận khác thì tự do nghe miễm
phí, bị nghe lỏm và xung đội gói tin bởi vì sự thiếu hụt sự cạnh tranh trung gian, nhưng yêu cầu
đồng bộ hóa thời gian chặt chẽ. Kỹ thuật này thường được sử dụng để giảm thiểu năng lượng
tiêu thụ trong giao thức contentions-based đang điều chỉnh năng lượng và chu kỳ hoạt đông của
sóng cap tần.
Một số mô hình của WBANs sử dụng BLUEtooth(IEEE 802.15.1).Nó đã được phát triển
để thay thế cáp đồng và không được hỗ trợ giao tiếp đa đường .Nó có một thủ tục giao thức phức
tạp và tiêu thụ năng lượng cao hơn so với IEEE 802.15.4. Do đó không thích hợp để sử dụng
trong WBAN.
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 13
Hầu hết các mô hình hiên tại của WBAN sử dụng IEEE 801.15.4 hay Zigbee với sự cho
phép của công nghệ.Như hầu hết các sóng cao tần sử dụng trong WBAN được căn cứ trên một
tiêu chuẩn IEEE 802.15.4, Một số nghiên cứu điều chi3ng giao thức MAC IEEE 802.15.4 để nó
phù hợp hơn với WBANs. Đầu tiên chúng ta sẽ bàn đến lợi ích của IEEE 802.15.4 đối với mạng
y tế. Trong phần thứ hai, Những giao thức mạng MAC khác sẽ được bàn . Một tầm nhìn tổng
quát được đưa ra trong bảng 3. Nó Chỉ ra tất cả các đề suất giao thức mạng MAC sử dụng trong
lien lạc và Giả định một cấu trúc lien kết hình sao bởi quan hệ master-slave .Tuy nhiên trong
phần trước nó chỉ ra rằng giao tiếp đơn đường thì luôn không khả thi.
1.IEEE 802.15.1
Cấu trúc mạng hình sao của chuẩn IEEE 802.15.4 tại 2.4GHz đã được tính đến cho
WBAN.Các xem xét phân tích một cách rộng rãi một mạng sao tốc độ dữ liệu rất thấp với 10
cảm biến sâu trong thân thể truyền dữ liệu 1 đến 40 lần mỗi giờ. Sự phân tích nhằm vào hiệu quả
của sức chịu đựng tinh thể, kích thức frame và Sử dụng IEEE 802.15.4 Đảm bảo khe thời
gian(GTS) trong nút thời gian hoạt động.Việc xem xét chính trong nghiên cứu này là thời gian
tiêu thụ năng lượng lâu dài của thiết bị. Kết quả chỉ ra rằng IEEE 802.15.4 cung cấp một phần
hạn chế cho mạng cảm biến y tế khi cấu hình trong chế đệ không báo hiệu với tốc độ truyền dữ
liệu thấp bất đối xứng .Chế độ báo hiệu cũng có thể được sử dụng, Nhưng với nhiều hạn chế
khắc khe đối với tốc độ dữ liệu và sự chịu đựng tinh thể.
Một sự chuyển đổi khác là BSN-MAC .Việc kết hợp điều khiển các thông tin liên lạc
bằng cách thay đổi siêu cấu trúc khung của IEEE 802.15.4. Điều này chi thời gian chính trong
thời gian contention-free và contention-based. Các càm biến cung cấp thông tin phản hồi với thời
gian thực tới một BSN phối hợp với thông tin ứng dụng và cảm biến đặc biệt.Do đó dựa trên
phản hồi bộ phối hợp BSN có thể tạo nên những sự thay đổi lớn cho độ dài của contention-free
và contention-based để đạt được hiệu quả tốt hơn trong hiêu quả năng lượng và tiềm năng.
Cả đều đi đến kết luận rằng mặc dù 802.14.5 có thể cung ứng QoS, Công nghệ không phải là khả
năng mở rộng về hiệu quả năng lượng và không thể sử dụng như một giải pháp duy nhất cho tất
cả các ứng dụng trong WBAN.
Nó có thể kết luận rằng IEEE 802.15.4 không phải là giải pháp tốt nhất để hỗ trợ truyền
thông trong WBAN.Mặc dù nó có thể được sử dụng cho một sự bổ xung nhanh(và dễ dàng), Kết
quả thì khá ít hiêu quả, IEEE 802.15.4 Đã không được thiết kế giải pháp cho WBAN. Giao thức
chuyên dụng MAC là cần thiết.
2. Những giao thức WBAN đặc biệt
Một trong vài giao thức MAC cho WBANs được đề xuất bởi lamprinos tại.Họ sử dụng
cấu trúc master-slave và tránh idle listening và slaves được hãm lại trong khe Rx của master và
vào trạng thái standby tại thời gian tương ứng. Trở ngại chính của giao thức này là một vài
slaves sẽ có chu kỳ hoạt động thấp trong khi đó các nút nhận sau lại có duty cycle cao.Tính thưc
thi của giao thức này cũng không được quan tâm.Một sự chuyển đổi của giao thức này đã được
sử dụng trong.Giao thức này chia thời gian ra làm nhiều frames trong đó chỉ có môt nút được
chấp nhận truyền.Các bức tuần tự được lấy từ ứng dụng giới hạn sớm nhất phương thức toán học
đầu tiên.Omeni et al. đề xuất một giao thức MAC cho mạng sao WBAN ủng hộ TDMA để giảm
khả năng xung đột và rổi kênh truyền.Mỗi một nút slave được phân một khe bởi nút trung tâm.
Khi báo động xảy ra ở một trong các nút , Nút có thể được gán them một khe để giao tiếp .Giao
thức đã được đánh giá trên một nền tảng Sensium.Giao th71c H-MAC sử dụng thông tin nhịp
nhàng nhịp tim người thực hiện đồng bộ thời gian cho TDMA.Các cảm biến sinh học có thể
đồng bộ hóa thời gian mà không cần khởi đông sóng cao tần. Thuật toán là kiểm tra với dữ liệu
thực nhưng giả sử một bộ đệm nhất định.Sự mô phỏng cho thấy năng lượng không đạt và Giao
thức chỉ được thiết kế cho WBAN hình sao.
THÔNG TIN DI ĐỘNG
Lớp CNDV KI Trang 14
3. IEEE 802.15.6
Khởi đầu bời một nhóm sinh viên năm 2006 và được thúc
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- BC0412024.pdf