Đề tài Wban

THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 1 HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG GVHD: VŨ VĂN TẤN SVTH: NGUYỄN THẾ HIỂN NGUYỄN VIỆT QUANG NGUYỄN HỮU AN THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 2 MỤC LỤC 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 THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 3 TÓM TẮT Bối cảnh Gần đây công nghệ tiến bộ trong mạch tích hợp, thông tin liên lạc không dây, và cảm biến cho phép sinh lý nhỏ, nhẹ, năng lượng cực thấp, các thiết bị giám sát thông minh. Một số các thiết bị này có thể được tích hợp vào một cơ thể Wireless Area Network (WBAN), một công nghệ mới cho phép theo dõi sức khỏe. Phương pháp Sử dụng lập sẵn các bộ cảm biến không dây, chúng tôi thiết kế một WBAN nguyên mẫu có tính năng một đài phát thanh ZigBee tiêu chuẩn phù hợp và thiết lập một chung của cảm biến sinh lý, động học, và môi trường. Kết quả Chúng tôi giới thiệu một hệ thống y học từ xa nhiều tầng và mô tả cách chúng tôi thực hiện tối ưu hóa mẫu WBAN của chúng tôi cho các ứng dụng hỗ trợ phục hồi chức năng máy tính vật lý và theo dõi ngoại chẩn. Hệ thống này thực hiện phân tích thời gian thực của các dữ liệu cảm biến, cung cấp hướng dẫn và phản hồi cho người dùng, và có thể tạo ra các cảnh báo dựa trên trạng thái của người dùng, mức độ hoạt động, và điều kiện môi trường. Ngoài ra, tất cả các thông tin ghi lại có thể được chuyển đến các máy chủ y tế thông qua Internet và tích hợp vào hồ sơ y tế của người sử dụng điện tử và cơ sở dữ liệu nghiên cứu. Kết luận WBANs lời hứa rẻ tiền, không phô trương, và không giám sát theo dõi trong quá trình chẩn hoạt động bình thường hàng ngày trong thời gian dài của thời gian. Để làm cho công nghệ này có mặt khắp nơi và giá cả phải chăng, một số vấn đề khó khăn sẽ được giải quyết, chẳng hạn như thiết kế hệ thống, cấu hình và tùy biến, tích hợp liền mạch, tiêu chuẩn, sử dụng phổ biến hơn nữa của các thành phần off-the-shelf, an ninh và sự riêng tư, và các vấn đề xã hội. THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 4 GIỚI THIỆU Hệ thống giám sát sức khỏe tích hợp vào một hệ thống y học từ xa là cuốn tiểu thuyết công nghệ thông tin rằng sẽ có thể hỗ trợ phát hiện sớm các điều kiện bất thường và phòng ngừa hậu quả nghiêm trọng của nó . Nhiều bệnh nhân có thể có lợi từ việc giám sát liên tục là một phần của một quy trình chẩn đoán bảo trì tối ưu, của một tình trạng mãn tính hoặc trong quá trình hồi phục giám sát từ một sự kiện cấp tính hoặc phẫu thuật. Hạn chế quan trọng cho sự chấp nhận rộng rãi hơn của các hệ thống hiện có để theo dõi liên tục là: -Dây cồng kềnh giữa cảm biến và một đơn vị chế biến -Không có tích hợp hệ thống cảm biến cá nhân -Nhiễu trên một kênh truyền thông không dây được chia sẻ bởi nhiều thiết bị -Không tồn tại hỗ trợ cho bộ sưu tập dữ liệu lớn và khám phá kiến thức. Theo truyền thống, cá nhân hệ thống giám sát y tế, chẳng hạn như theo dõi Holter, đã được sử dụng chỉ để thu thập dữ liệu cho off-line chế biến. Hệ thống với nhiều bộ cảm biến tính năng phục hồi chức năng khó sử dụng dây giữa điện cực và hệ thống theo dõi. Các dây này có thể hạn chế hoạt động của bệnh nhân và mức độ thoải mái và do đó tiêu cực ảnh hưởng đến kết quả đo. Một giám sát mặc y tế-thiết bị sử dụng một cá nhân Area Network (PAN) hoặc Body Area Network (BAN) có thể được tích hợp vào quần áo của một người sử dụng . Hệ thống tổ chức này, tuy nhiên, là không phù hợp với, giám sát liên tục kéo dài, đặc biệt là trong hoạt động bình thường , thâm canh, hỗ trợ đào tạo, phục hồi chức năng máy tính . Công nghệ tiến bộ gần đây trong mạng không dây , chế tạo vi mạch, và hội nhập của các cảm biến vật lý, vi điều khiển nhúng và các giao diện vô tuyến trên một chip duy nhất , hứa hẹn một thế hệ mới của bộ cảm biến không dây thích hợp cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, các thiết bị hiện hoặc sử dụng các kênh truyền thông không dây dành riêng để truyền dữ liệu thô từ bộ cảm biến đến trạm theo dõi, hoặc sử dụng tiêu chuẩn cao cấp giao thức không dây như Bluetooth quá phức tạp, đòi hỏi sức mạnh, và dễ bị nhiễu bởi các thiết bị khác hoạt động trong cùng một dải tần số. Những đặc điểm này giới hạn sử dụng của họ để theo dõi mặc kéo dài. Đơn giản, có nghĩa chính xác của việc theo dõi các hoạt động hàng ngày bên ngoài phòng thí nghiệm không có sẵn . Hiện nay ước tính chỉ có thể thu được từ bảng câu hỏi, các biện pháp của nhịp tim, đánh giá video, và sử dụng pedometers hoặc gia tốc. Cuối cùng, các bản ghi từ buổi giám sát cá nhân hiếm khi được tích hợp vào cơ sở dữ liệu nghiên cứu mà có thể cung cấp hỗ trợ cho khai thác dữ liệu và khám phá kiến thức liên quan đến điều kiện cụ thể và các loại bệnh nhân. Tăng sức mạnh cho phép hệ thống xử lý tinh vi dữ liệu thời gian thực chế biến trong sự hạn chế của hệ thống mặc. Kết quả là, như mặc hệ thống có thể hỗ trợ thế hệ phản hồi sinh học và cảnh báo. Việc sử dụng kỹ thuật phản hồi sinh học đã đạt được sự chú ý trong số các nhà nghiên cứu tăng trong lĩnh vực y học thể chất và phục hồi chức năng từ xa. Lịch thực hành chuyên sâu đã được chứng minh là quan trọng cho phục hồi chức năng vận động. Thật không may, một cách tiếp cận tích cực để phục hồi chức năng có liên quan đến đào tạo nhiều vận động trị liệu, giám sát không phải là một kỳ vọng thực tế trong hệ thống chăm sóc sức khỏe ngày nay, nơi cá nhân thường được xem là bệnh nhân ngoại trú khoảng hai lần một tuần không quá 30-45 phút. Mặc công nghệ và hệ thống phản hồi sinh học xuất hiện như một thay thế hợp lệ, khi họ giảm thời gian rộng rãi cho bệnh nhân đặt lên trước mỗi kỳ họp và đòi hỏi thời gian hạn chế sự tham gia của các bác sĩ và trị liệu. Hơn nữa, mặc công nghệ có khả năng có thể địa chỉ một yếu tố thứ hai gây cản trở sự nhiệt tình để phục hồi, cụ thể là một thực tế là thiết lập một bệnh nhân cho thủ tục này khá tốn thời gian. Điều này là do bộ cảm biến buộc cần phải được định vị trên các chủ đề, gắn liền với trang thiết bị, và một phần mềm ứng dụng cần phải được bắt đầu trước mỗi buổi THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 5 học. Mặc cho phép công nghệ cảm biến sẽ được bố trí về chủ đề này trong thời gian dài, do đó loại bỏ sự cần thiết phải định vị chúng cho mỗi buổi tập. Thay vào đó, một máy chủ cá nhân như một PDA gần như ngay lập tức có thể bắt đầu một buổi tập mới mỗi khi đề tài đã sẵn sàng và sẵn sàng tập thể dục. Ngoài việc phục hồi nhà, thiết lập này cũng có thể có ích trong các thiết lập lâm sàng, nơi mà thời gian quý báu của các bác sĩ và trị liệu có thể được cứu. Hơn nữa, hệ thống có thể đưa ra cảnh báo kịp thời báo động cho bệnh nhân, hoặc một dịch vụ đáp ứng chuyên ngành y tế trong trường hợp có sự chênh lệch đáng kể của chỉ tiêu hoặc trường hợp khẩn cấp y tế. Tuy nhiên, như cho tất cả các hệ thống, thường xuyên, định kỳ bảo dưỡng (kiểm tra cấu hình và đĩa) do chuyên gia được yêu cầu. Ví dụ điển hình của các ứng dụng có thể bao gồm phục hồi chức năng đột quỵ, phục hồi chức năng sau khi phẫu thuật hông hoặc đầu gối, phục hồi chức năng nhồi máu cơ tim, và chấn thương não sau chấn thương phục hồi chức năng. Việc đánh giá hiệu quả của thủ tục phục hồi chức năng đã được giới hạn trong phòng thí nghiệm, tương đối ít được biết về phục hồi chức năng trong các tình huống thực tế. Thu nhỏ, không dây, mặc công nghệ cung cấp một cơ hội to lớn để giải quyết vấn đề này. Chúng tôi đề xuất một BAN không dây bao gồm các-kệ nền tảng cảm biến-off với tín hiệu điều cụ thể ứng dụng các mô-đun. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một kiến trúc hệ thống nói chung và mô tả một hoạt động gần đây đã phát triển cảm biến "ActiS".. ActiS được dựa trên một nền tảng cảm biến không dây tiêu chuẩn và tùy chỉnh đồng bộ cảm biến với một kênh khuếch đại sinh học-một và hai gia tốc. Là một bộ cảm biến tim, ActiS có thể được sử dụng để theo dõi hoạt động tim và vị trí của thân trên. Các cảm biến giống nhau có thể được sử dụng để theo dõi vị trí và hoạt động của chi trên và dưới. Một hệ thống mặc với cảm biến ActiS cũng sẽ cho phép một tỷ lệ trao đổi chất để đánh giá và chi phí năng lượng tích lũy như là một tham số có giá trị trong việc quản lý nhiều điều kiện y tế. Một phiên bản đầu của ActiS đã được dựa trên một tùy chỉnh phát triển mạng không dây cảm biến thông minh và tùy biến các giao thức không dây trong giấy phép miễn phí 900 MHz khoa học và y tế bị (ISM) ban nhạc. Kinh nghiệm ban đầu của chúng tôi cho thấy tầm quan trọng của nền tảng cảm biến tiêu chuẩn với sức mạnh xử lý đầy đủ, việc tiêu thụ điện năng phút, và hỗ trợ phần mềm tiêu chuẩn. Nền tảng này không có sẵn trên thị trường trong việc thiết kế các hệ thống nguyên mẫu đầu tiên của chúng tôi. Các giới thiệu gần đây của một tiêu chuẩn IEEE cho ít năng lượng khu vực mạng cá nhân (802.15.4) và giao thức ZigBee chồng , cũng như mới ZigBee Telos nền tảng cảm biến phù hợp , thúc đẩy sự phát triển của hệ thống mới được trình bày trong giấy. TinyOS hỗ trợ cho nền tảng cảm biến được chọn tạo điều kiện nhanh chóng phát triển ứng dụng. Tiêu chuẩn phần cứng và kiến trúc phần mềm tạo thuận lợi cho các hệ thống tương thích và thiết bị được dự kiến sẽ ảnh hưởng đáng kể hệ thống y tế thế hệ tiếp theo. Xu hướng này cũng có thể được quan sát trong thời gian gần đây phát triển hệ thống theo dõi sinh lý từ Harvard và Welch-Allen . THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 6 NỘI DUNG I.Cấu trúc hệ thống Tiến bộ công nghệ liên tục trong mạch tích hợp, giao tiếp không dây, và cảm biến cho phép phát triển thu nhỏ, không xâm lấn cảm biến sinh lý mà giao tiếp không dây với một máy chủ cá nhân và sau đó thông qua Internet với một trường hợp khẩn cấp từ xa, dự báo thời tiết hoặc máy chủ cơ sở dữ liệu y tế, sử dụng cơ bản (y tế cơ sở dữ liệu), cảm biến (WBAN) và môi trường (trường hợp khẩn cấp hoặc dự báo thời tiết) thông tin, thuật toán có thể dẫn đến các khuyến nghị cụ thể của bệnh nhân. Các máy chủ cá nhân, chạy trên một PDA hay một chiếc điện thoại di động 3 G, cung cấp giao diện người-máy tính và giao tiếp với máy chủ từ xa (s). Hình 1 cho thấy một cái nhìn tổng quan tổng quát của một kiến trúc hệ thống cấp-đa, mức thấp nhất bao gồm một bộ cảm biến sinh lý thông minh, mức thứ hai là các máy chủ cá nhân (PDA nối mạng internet, điện thoại di động, hoặc máy tính gia đình); và cấp thứ ba bao gồm một mạng lưới các máy chủ từ xa chăm sóc sức khỏe và các dịch vụ liên quan (người chăm sóc, bác sĩ, bệnh viện, cấp cứu, thời tiết). Mỗi cấp độ đại diện cho một hệ thống khá phức tạp với một hệ thống phân cấp địa phương sử dụng để đảm bảo hiệu quả, linh động, an ninh, và chi phí giảm. Hình 2 minh họa một ví dụ về dòng chảy thông tin trong một hệ thống WBAN tích hợp. Hình 1:Mạng không dây cơ thể của cảm biến thông minh theo dõi bệnh nhân Hình 2 :Dữ liệu lưu trong một WWBAN tích hợp THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 7 Bộ cảm biến cấp độ Một WBAN có thể bao gồm một số cảm biến sinh lý phụ thuộc vào các ứng dụng người dùng cuối. Thông tin của một số cảm biến có thể được kết hợp để tạo ra các thông tin mới như tổng chi phí năng lượng. Các bộ cảm biến sinh lý có thể bao gồm: • một ECG (điện) cảm biến để theo dõi hoạt động tim. • một EMG (electromyography) cảm biến để giám sát hoạt động cơ bắp. • một điện não đồ (electroencephalography) cảm biến cho hoạt động giám sát điện não. • một cảm biến huyết áp. • một cảm biến độ nghiêng để theo dõi vị trí thân . • một cảm biến để theo dõi hơi thở hô hấp. • cảm biến chuyển động được sử dụng để ước tính hoạt động của người sử dụng . • một "thông minh sock" cảm biến hoặc được trang bị cảm biến một đôi giày đế sử dụng để phân định các giai đoạn của bước cá nhân. Các cảm biến sinh lý thường tạo ra các tín hiệu analog được giao tiếp với các nền tảng tiêu chuẩn mạng không dây cung cấp tính toán, lưu trữ, và khả năng giao tiếp. Nhiều bộ cảm ứng sinh lý có thể chia sẻ một nút mạng không dây duy nhất. Ngoài ra, bộ cảm biến sinh lý có thể được giao tiếp với một hội đồng quản trị bộ cảm biến thông minh có thể cung cấp khả năng xử lý trên bộ cảm biến và giao tiếp với một nền tảng tiêu chuẩn mạng không dây thông qua giao diện nối tiếp. Các nút cảm biến không dây sẽ đáp ứng các yêu cầu sau: trọng lượng tối thiểu, hình thức thu nhỏ, yếu tố, hoạt động công suất thấp cho phép kéo dài liên tục giám sát, tích hợp liền mạch thành một WBAN, các giao thức dựa trên tiêu chuẩn giao diện, và hiệu chuẩn cụ thể của bệnh nhân, điều chỉnh, và tùy biến . Những yêu cầu này đại diện cho một nhiệm vụ đầy thách thức, nhưng chúng tôi tin rằng một trong những quan trọng nếu chúng ta muốn di chuyển hệ thống vượt ra ngoài "stovepipe 'trong chăm sóc sức khỏe, nơi một nhà cung cấp tạo ra tất cả các thành phần. Chỉ có các hệ thống hybrid thực hiện bằng cách kết hợp ngoài sẵn, các phần cứng và phần mềm, sản xuất bởi các nhà cung cấp khác nhau hứa hẹn giảm chi phí gia tăng và kịch tính. Các nút mạng không dây có thể được thực hiện như các bản vá lỗi nhỏ hoặc kết hợp vào quần áo hay giày dép. Các nút mạng liên tục thu thập và xử lý thông tin liệu, lưu trữ chúng ở địa phương, và gửi chúng đến các máy chủ cá nhân. Kiểu và tính chất của một ứng dụng y tế sẽ xác định tần số của các sự kiện liên quan (lấy mẫu, xử lý, lưu trữ và truyền thông). Lý tưởng nhất, cảm biến định kỳ chuyển trạng thái và các sự kiện của họ, do đó giảm đáng kể điện năng tiêu thụ và kéo dài tuổi thọ pin. Khi phân tích dữ liệu địa phương là không thể kết luận hoặc chỉ ra một tình huống khẩn cấp, cấp trên trong hệ thống phân cấp có thể ra một yêu cầu để chuyển tín hiệu thô cho cấp trên, nơi chế biến tiên tiến và lưu trữ có sẵn. Cá nhân cấp máy chủ Các máy chủ cá nhân thực hiện các nhiệm vụ sau đây: • Khởi tạo, cấu hình, và đồng bộ hóa các nút WBAN. • Kiểm soát và hoạt động giám sát của các nút WBAN. • Bộ sưu tập các bài đọc 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 đầy bởi sử gia tăng nghiên cứu và quan tâm công nghiệp trong WBANs,Hiệp hội tiêu chuần IEEE công nhân IEEE 802.15 Task Group6 tháng 11/2007.Nó mô tả về bản thân như sau: IEEE 802.15 Task Group 6 (BAN) đang phát triển một chuẩn giao tiếp khả quan cho thiết bị năng lượng thấp và hoạt động trên trong và quanh cơ thể người để phục vụ một loạt các ứng dụng bao gồm y tế, tiêu dung điện từ/giải trí cá nhân và nhưng thứ khác. Dự án yêu cầu cấp phép (PAR)07-0575 trình bày mô tả sự mở rộng của các nhóm dịnh vụ.Nó nhấn mạnh thực tế rằng WPANs không đáp ứng được nguyên tắc trong giao tiếp y tế, Bời vì gần với mô người, tuy nhiên,Công nghệ WPAN nói là không hỗ trợ chất lượng dịch vụ ,hoạt động năng lượng thấp và không can thiệp tất cả các yêu cầu hỗ trợ ứng dụng WBAN. Dự trên những phản hồi kêu gọi những ứng dụng,PAR cũng vạch ra một số lượng lớn những ứng dụng có thể được phục vụ bởi các chuẩn đề xuất, từ cách sử dụng y học cổ điển, ví dụ Kiểm tra EEG và ECG, đến những hệ thống giải trí cá nhân. Trong năm 2008, Một tên gọi được đề xuất trên lớp vật lý và lớp giao thức MAC được đề cập.Số lượng lớn sự hưởng ứng 64 trong tổng số, đặc biệt là ngành công nghiệp, Hiện nay các phản hồi được đánh giá trong các cuộc họp hàng tháng, trong khi một số đề nghị hợp nhất lại. Việc tạo ra IEEE 802.15 Task Group 6 và công việc trên một chuẩnIEEE 802.15.6 nhấn mạnh tầm quan trong việc chu trọng nghiên cứu WBANS. VI. Lớp Network Phát triển các giao thức định tuyến hiệu quả trong WBAN không phải là công việc đơn giản do những đặc điểm đặc biệt của môi trường không dây. Đầu tiên, vấn đề băng thông bị giới hạn, phân chia và nhiễu fading, nhiễu nền và giao thoa, Vì thế lượng giao thức của thông tin điều kiển mạng bị giới hạn,tiếp đến , Các nút hình thành lên mạng có thể không đồng nhất trong điều kiện của năng lương khả dụng hay sức mạng máy tính. Mặc dù rất nhiều nghiên cứu đang thực hiện hiệu quã định tuyến năng lượng trong mạng ad-hoc và WSN,các giải pháp đề xuất là không đủ cho WBAN.ví dụ, trong WSN thông tối đa và tối thiều định tuyến thì quan trọng hơn năng lượng tối thiểu. Hiều quả năng lượng giao thức mạng ad hoc chỉ cố gắng tìm ra những định tuyến trong mạng để giảm thiểu tiêu thụ năng lượng tận cùng với tài nguyên năng lượng thấp, do đó bỏ qua thông số hoạt động(đo lường, xử lý dữ liệu,truy cập bộ nhớ) và năng lượng cần thiết để truyền và nhận một bit hữu ít lên đường truyền không dây, hầu hết các giao thức cho WSNs chỉ xem xét những mạng đồng nhất cảm biến và mô hình giao tiếp many to one.Trong nhiều trường hợp mạng được xem như tĩnh. Ngược lại WBAN đã không đồng nhất các thiết bị di động với yêu cầu thời gian thực nghiêm ngặt do sự giao tiếp cảm biến .Chuyên ngàng giao thức cho WBANs là cần thiết. Sau đây ,tồng quan về chiến lực định tuyến cho WBAN được đưa ra. Chúng có thể được chia thàng hai loại sau:Định tuyến dựa vào nhiệt độ của cơ thể và giao thức theo cụm. 1. Định hướng nhiệt độ Khi xem xét truyền dẫn không dây trên và trong cơ thể, vấn đề quan trong là bức xạ hấp thụ và hiêu ứng nhiệt trên cơ thể người. Để giảm thiều mô nhiệt năng lượng máy phát cao tần có thể bị hạn chế hay được điểu khiển bới thuật toán.Tỷ lệ điều khiển được sử dụng để làm giảm hiệu ứng sinh học trong trong mạng đơn đường. Một khả năng khác là giải pháp cân bằng giao tiếp lên các nút cảm biến. Một ví dụ là thuật toán định tuyến nhiệt aware(TARA) có tuyến đường dữ liệu đi từ vùng có nhiệt độ cao .Các gói tin được thu hồi từ vùng nóng và định tuyến thông qua con đường thay thế. TARA trải qua từ thời gian hoạt đông mạng thấp, tỷ lệ gãy các gói tin cao và không đáng tin cậy vào tài khoản.Một cải tiến của TARA là giảm nhiệt độ định tuyến(ALTR) làm giảm các bước không cần thiết và lập lại bời gói lưu trữ danh sách với các nút gần nhất.ALTR switchs định các bước gắn nhất khi định trước các bước để giảm thiều năng THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 15 lượng. một ví dụ cụa LTR và ALTR nêu lên ở hình 6. Một sự kết hợp thông minh hơn của LTR và các định tuyến ngắn nhất là giảm tổng các định tuyến nhiệt(LTRT).Các nút nhiệt độ được chuyền thành biểu đồ trọng lượng và tuyến nhiệt tối thiểu thu được. Một hiệu quả năng lượng tốt hơn và giảm thiều năng lượng được thu nhận,nhưng giao thức có nhược điểm chính là một nút cần biết nhiệt độ của tất ca3c các nút khác trong mạng. Thu thập các dữ liệu ở trên đã không được điểu tra. 2. Cluster based routing Là một tập hợp các giao thức dữ liệu sử dụng clustering để giảm bớt số lần truyền tải của các trạm phát . Nó dựa trên LEACHNgẫu nhiên chọn lựa cluster đứng đầu thường xuyên trong thời gian giữa hai đầu nhằm phân chia đồng đều năng lượng. Các cluster đứng đầu tập hợp tất cả dữ liệu và gởi nó đến trạm gốc. LEACH giả định rằng tất cả các nút đều trong tần gởi của trạm gốc. bất kỳ nút nào giải quyết vấn đền này bởi sự lựa chọn thay đổi cluster đứng đầu và xây dưng một mạng xương sống của cluster đứng đầu. Hiệu quả năng lượng không được xem xét và độ tin cậy không được điều tra .Một cải tiến của LEACH là phát gián tiếp Hybrid(HIT), kết hợp thành cụm. Làm được vậy, Hiệu quả năng lược được cải thiện. Tuy nhiên hiện tại nó không được xem xét. Tổng quan này cho thấy rằng các giao thức định tuyến cho WBAN đang được chú trong trong nghiên cứu, Các giao thức trên chỉ mới được phát triển trong hai năm qua. VII. Cross-layer protocols Cross layer là một cách để cải thiên hiệu quả năng lượng và tương tác giữa các giao thức trong mạng không dây bằng cách kết hợp hai hay nhiều lớp từ các cụm giao thức. Nghiên cứu này đã được nhiều quan tân trong các mạng cảm biến. Tuy nhiên rất ít nghiên cứu được thực hiện cho WBAN. Ruzelli et al đề xuất một giao thức hiêu quả năng lương cross layer xây dựng trên IEEE 802.15.4.Mạng được chia thành những vùng thời gian nơi mỗi một cái thu được lần lượt trong truyền dữ liệu. Các nút xa nhất trong timezone bắt đầu được truyền. Trong khe kế tiếp, cái xa nhất tiếp theo được gởi cho đến khi hết. Giao thức này gần như tăng gấp đôi tuổi thọ so với IEEE 802.15.4. Giao thức cũng được phát triển cho các mạng cảm biến thông thường, Tác giả yêu cầu bồi thường hữu dụng của nó cho WBAN. CICADA Sử dụng một cây thu thập dữ liệu và điều kiển các giao tiếp sử dụng phân vùng. Tỳ lệ mất gói thấp và tỳ lệ nghỉ cao trong khi sự linh động của mạng vẫn được bảo đảm. Nó cùng mở ra hai đường liên lạc. Tập hợp dữ liệu và sự sử dụng duty cycle để cài thiện hơn nữa lifetime của mạng. Một cách tiếp cận để tạo cho lớp cross là hoàn toàn loại bỏ cấu trúc phân lớp và thực hiên yêu cầu chức năng trong các modul khác nhau cái mà ảnh hưởng và có thể thay đổi dễ dàng.Một nỗ lực cho WBAN sử dụng phương thức này được mô tả in. VIII. Chất lượng dịch vụ. Các nghiên cứu về các giải pháp Q0S là mở rộng cho các mạng quảng cáo nói chung. Phần lớn các giải pháp này không được ứng dụng cho WBAN hoặc WSN. Tuy nhiên, giải pháp Q0S cho WSN đã được đề xuất, nhưng giải pháp này chỉ tập trung vào một vài tính năng cơ bản của Q0S như: độ tin cậy, độ trễ của các sản phẩm cùng băng thông. Ba địa chỉ giao thức của Q0S được đưa ra trong ứng dụng BSN: + Sử dụng một kiến trúc bất đối xứng và hầu hết các xử lý được thực hiện bởi các thiết bị của trung tâm. + Các nhà nghiên cứu đã phát triển một MAC ảo ( V-MAC) có thể hỗ trợ các MACs. THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 16 + Một khoảng tần số thích ứng được sử dụng để cung cấp băng thông để truyền dữ liệu đáng tin cậy trong WBANs Chất lượng mong muốn của một dịch vụ là giảm tiêu thụ năng lượng và tăng độ tin cậy hệ thống lên mức cao nhất. IX. Bảo Mật. Các thông tin liên lạc của các thông tin y tế liên quan giữa cảm biến trong một WBAN như condentiality dữ liệu, xác thực dữ liệu, tính bảo mật dữ liệu và tính chất mới của dữ liệu. Condentiality dữ liệu có nghĩa là các thông tin truyền riêng và chỉ có thể được truy cập bởi người được ủy quyền. Tính bảo mật đó tùy thuộc vào yêu cầu an ninh nhằm bảo mật tuyệt đối các thông tin thông qua mã xác nhận( MAC - Message Authentication Code), nó đảm bảo các thông tin nhận được không bị giả mạo và có thể được kiểm tra điều này bằng cách kiểm tra các mã xác nhận (MAC). Số lượng cảm biến trên cơ thể người rất hạn chế và chịu sự giám sát của người mang thiết bị. Khi thiết kế các giao thức bảo mật cho WBANs, những đặc điểm này nên được đưa vào điều kiện để tối ưu hóa các giải pháp đối với các nguồn lực sẵn trong cơ chế bảo mật thường đươc sử dụng trong WSNs để thiết kế trong giao thức của WBAN. Thuật toán được dựa trên các phương pháp đo lường thời gian chuyến đi vòng quanh ngưỡng cho phép, cơ chế bảo mật được đưa vào các giao thức truyền thông tin trong chu kỳ của các bộ cảm ứng. Giải pháp quản lý là sử dụng sinh trắc học. Sử dụng thuật toán sinh trắc học và thuật toán sử dụng nhịp tim để truyền dữ liệu giữa các thiết bị cá nhân và tất cả các nút khác. Truyền thông cùng cơ thể (BCC - body-coupled communication) được sử dụng để kết hợp bộ cảm biến mới trong một WBAN. Như BCC được giới hạn trong cơ thể, kỹ thuật này có thể được sử dụng để xác thực các cảm biến mới trên cơ thể. Các nhà phát triển WBAN sẽ phải tính đến các vấn đề vượt quá an toàn "y tế sử dụng" để có thể mở rộng ứng dụng của công nghệ, đảm bảo thông tin liên lạc và đảm bảo rằng chỉ có người được ủy quyền mới có thể truy cập dữ liệu. X. Dự Án Hiện Tại. Một vài nhóm nghiên cứu và các nhà cung cấp thương mại đã phát triển và xây dựng một kiến trúc hệ thống nền tảng dịch vụ ở mức độ thấp hơn các giao thức mạng WBAN đang phát triển. Trình bày kiến trúc hệ thống xử lý thông tin liên lạc trong WBAN và hệ thống máy chủ y tế điều khiển từ xa. Các thông tin liên lạc giữa các cảm biến, bộ nhận sóng dội đơn dựa vào ZigBee hoặc Bluetooth. Các khe được đồng bộ bằng cách sử dụng các cảnh báo định kỳ gửi qua bộ nhận sóng dội đơn và sử dụng các bộ cảm biến lập trình sẵn không dây để thiết kế. Một thiết bị điện tử được gắng chặc vào cổ tay bệnh nhân và được kết nối với máy tính cầm tay.Họ phát triển bộ ECG không dây, cảm biến đo xung oxy không dây và một điện đồ không dây ( ECG). THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 17 Xây dựng một mạng lưới cảm biến dựa trên cơ sở hạ tầng theo dõi y tế có thể thu thập, truy vấn và phân tích thông tin sức khỏe bệnh nhân trong thời gian thực. Một ECG không dây, theo dõi hành động và giám sát môi trường đã được phát triển bằng cách sử dụng các thiết bị lập trình sẵn các thành phần với một bộ thu phát không dây Mica2. Hơn nữa, các phần mềm cần thiết cho việc thống kê các dữ liệu tại một máy chủ từ xa đã được phát triển. Dự án cho con người của IMEC-NL sử dụng hệ thống di động EEG /ECG với một máy phát làm việc trên 2,4 GHz, hệ thống này có thể chạy trong khoảng 3 tháng sử dụng 2 pin AA. Một thiết bị đo oxy bằng xung không dây đã được trình bày, trang bị đầy đủ để đo nhiệt độ cơ thể bệnh nhân. Bên cạnh đó dự án kiểm tra không dây sử dụng công nghệ UWB với máy phát công suất cực thấp được phát triển. Các nhà dự án di động vì sức khỏe ở châu Âu triển khai trên các mạng UMTS và GPRS liên lạc qua Bluetooth hoặc ZigBee, để giám sát huyết áp, nhịp tim và điện tâm đồ (ECG), các vấn đề được bảo mật và độ tin cậy cao. Dự án công nghệ BANET của Pháp cung cấp các mô hình và công nghệ để thiết kế tối ưu hóa hệ thống truyền thông không dây nhằm mở rộng mục tiêu trong các ứng dụng dựa trên WBAN, trong điện tử tiêu dùng, y tế và các lĩnh vực thể thao. Họ tập trung vào việc nghiên cứu các kênh tuyên truyền WBAN, MAC giao thức và sự tồn tại hợp tác của WBANs và mạng không dây khác. Các dự án BASUMA (Body Area System for Ubiquitous Multimedia Applications – hệ thống ứng dụng đa phương tiện) của Đức nhằm phát triển một nền tảng đầy đủ cho WBANs dựa trên chuẩn IEEE 802.15.3 và giao thức CSMA / CA. Các dự án IBBT Flemish IM3 (Interactive Mobile Medical Monitoring – tương tác giám sát y tế) tập trung vào việc nghiên cứu và thực hiện một hệ thống giám sát sức khỏe . Bệnh nhân được thu thập dữ liệu bằng cách sử dụng một WBAN và phân tích ở các trung tâm y tế về các bộ phận của bệnh nhân, tín hiệu được gửi đến trung tâm chăm sóc sức khỏe mà người giám sát có thể xem và phân tích các dữ liệu bệnh nhân từ xa. 11. Vấn đề mở của nghiên cứu. Các cuộc thảo luận trên rõ ràng cho thấy rằng, mặc dù rất nhiều nghiên cứu đang diễn ra, vẫn còn rất nhiều vấn đề mở có thể phát triển. Một số nhà nghiên cứu đã bắt đầu nghiên cứu sự lan truyền của sóng điện từ trong và trên cơ thể với một số mô hình cho các lớp vật lý được đề xuất. Một số giao thức đã tồn tại mà nghiên cứu các lớp liên kết dữ liệu và mạng, phần này vẫn còn có rất nhiều vấn đề nghiên cứu mở. Các lớp liên kết dữ liệu bằng MAC-giao thức cần được phát triển và cần tính đến sự chuyển động của cơ thể. Sự kết hợp thông minh là giải pháp tối ưu để đạt được khả năng cách quản lý về sự kết nối các bộ phận có thể được đạt tới. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra công nghệ thông minh chứa tất cả các công nghệ cần thiết để cảm nhận và truyền thông với một trạm gốc. THÔNG TIN DI ĐỘNG Lớp CNDV KI Trang 18 Kết luận Trong cuộc khảo sát này, chúng tôi đã xem xét các nghiên cứu hiện hành về Wireless Body Area Networks. Đặc biệt, việc trình bày tổng quan các nghiên cứu về truyền dẫn trong và trên cơ thể con người, MAC-giao thức, định tuyến cột nguyên thủy, chất lượng dịch vụ và an toàn. Để kết luận, một số danh sách các dự án nghiên cứu được đưa ra và các vấn đề nghiên cứu mở được thảo luận. Một WBAN dự kiến sẽ là một công nghệ hữu ích rất có tiềm năng để qua một loạt các lợi ích cho bệnh nhân, nhân viên y tế và xã hội thông qua giám sát liên tục và phát hiện sớm các vấn đề có thể. Với sự phát triển công nghệ hiện nay, cảm biến và kỹ thuật vô tuyến sẽ sớm được áp dụng như các ứng dụng miếng vá trên da. Làm như vậy, các cảm biến một cách liền mạch sẽ được tích hợp trong một WBAN. Từng bước, những diễn biến sẽ mang lại cho chúng tôi gần gũi hơn với một hoạt động đầy đủ WBAN hoạt động như tạo khả năng cho việc cải thiện chất lượng cuộc sống. Chúng tôi cảm thấy rằng đánh giá này có thể được coi là một nguồn cảm hứng cho hướng nghiên cứu trong tương lai. IV. Tài liệu tham khảo: - www.ece.uah.edu/~jovanov - www.moteiv.com - www.sentilla.com - www.ieee802.org