بخشی از مقاله
خلاصه
امروزه افزایش جمعیت نسل باعث بوجودآمدن هزینههای کلانی در زمینههای پزشکی و غیرپزشکی شده است. برای مقابله با این بحرانها محققان تکنولوژیهای متفاوتی را ارائه دادند که شبکههای بیسیم محدوده بدن - WBANs - یکی از آنها میباشد. این شبکه شامل گرههای هوشمندی است که بر عملکرد بدن انسان و محیط اطراف نظارت دارد. کاربردهای WBANs در زمینههای متفاوتی است و میتوان از آن در زمینه مراقبتهای بهداشتی بیماران، ورزش و سرگرمی افراد، کمک به افراد ناتوان و نظامی استفاده کرد. در این مقاله ابتدا شبکههای حسگر بدن، ویژگیها، معماری و استانداردهای ارتباطی آنها بیان میشود سپس یک دستهبندی جدید برای کاربردهای WBANs ارائه میشود. در دستهبندی پیشنهادی کاربردهای WBANs براساس زمان پاسخ به نتایج مانیتورینگ به دو دسته بلادرنگ و غیربلادرنگ تقسیم میشود که هر یک از این دستهها به نوبه خود به دو گروه پزشکی و غیرپزشکی دستهبندی میشوند و هریک از این دستهها به تفصیل توضیح داده میشود.
کلمات کلیدی: شبکه بیسیم محدوده بدن, کاربرد ,WBANs دستهبندی, حساسیت به زمان
.1 مقدمه
در بسیاری از کشورهای توسعه یافته جمعیت مسن رو به افزایش است درنتیجه بسیاری از افراد بهدلیل عدم مراقبت-های مناسب و تشخیص زودرس بیماری جان خود را از دست میدهند .[1,2] در زمینه ورزش علاوه بر اهمیت سلامتی ورزشکاران ممکن است با توجه به قدرت بدنی هر فرد نیاز به برنامه آموزشی جداگانه باشد و یا در زمینه نظامی ارزیابی میزان آمادگی سربازان و تقسیمبندی وظایف آنها برای مقابله با دشمن مورد نیاز است. علاوه بر موارد گفته شده افزایش جمعیت نیز باعث افزایش هزینههای هنگفت جهت نگهداری، مراقبت، آموزش و غیره میشود. برای مقابله با این مشکلات راهکارهای زیادی به کمک تکنولوژیهای متفاوت ارائه شده است.
یکی از تکنولوژیهای نوظهور برای نظارت و مراقبت، شبکههای بیسیم محدوده بدن1 است .[1] این شبکه شامل گرههای هوشمندی است که بر روی بدن انسان قرار میگیرند و یا در بدن انسان کاشته میشوند و نظارت بر عملکرد انسان و محیط اطراف دارند. این گرهها میتوانند بهطور مداوم نظارت داشته و در زمان مورد نیاز بازخوردی به ناظران ارائه دهند .[1] استقرار گرههای حسگر بیسیم بر روی بدن انسان یا در بدن آنها باعث توسعه برنامههای کاربردی زیادی شده است.[1,3,4]در شبکههای بیسیم محدوده بدن اکثر گرهها با اندازه کوچک، نانو و بهصورت دقیق است .[1,2,5] گرهها میتوانند با بیماران حرکت کنند .[5] همچنین ابعاد این شبکه محدود به بدن انسان - سانتیمتر-متر - است .[1,2,5] در این شبکه کاشت گره و تعویض آن دشوار است .[1,2]
این ویژگیها باعث شده WBANs در زمینههای مختلف و با حساسیتهای متفاوتی کاربرد داشته باشد.در WBANs [1] براساس کاربردهای پزشکی به دو گروه پزشکی و غیرپزشکی تقسیمبندی شده است. در [4] دستهبندی کاربردهای WBANs را براساس موقعیت قرارگیری سنسورها انجام دادند که شامل کاربرد در بدن مثل برنامه تغییرات ضربان قلب و کاربرد روی بدن مثل کنترل فشارخون میباشد. در [3] برنامههای WBANs براساس کاربردهای مورد استفاده به سه دسته مراقبتهای بهداشتی، ورزش و سرگرمی، نظامی و دفاعی تقسیمبندی شده است. در [6] کاربردهای WBANs براساس زمینههای مورد مصرف به مراقبتهای بهداشتی، کمک به افراد ناتوان، ورزش و نظارت بر فعالیتهای انسانی تقسیم بندی میشوند و در [7] کاربردهای WBANs براساس زمینههای مورد استفاده شامل پنج دسته نظارت بر سلامت و تناسب اندام از راه دور، آموزش نظامی و ورزشی، بازیهای تعاملی، به اشتراکگذاری امن اطلاعات شخصی میباشد.
براساس مطالعات صورت گرفته هیچیک از دستهبندیهای موجود به معیار زمان پاسخ به نتایج مانیتورینگ توجهی نداشته است. بنابراین در این مقاله یک دستهبندی جدید برای کاربردهای WBANs ارائه میشود. در این دستهبندی، براساس زمان پاسخ به نتایج مانیتورینگ دریافت شده کاربردها به دو دسته بلادرنگ و غیر بلادرنگ تقسیم میشود.در ادامه در بخش دوم به تعریف WBANs پرداخته میشود همچنین معماری، استانداردهای ارتباطی WBANs بررسی میگردد، در بخش سوم کاربردهای WBANs بر اساس زمان پاسخ به نتایج مانیتورینگ دسته بندی شده است و در بخش چهارم نتیجه گیری و کارهای اینده بیان می شود.
.2 شبکه حسگر محدوده بدن
در این قسمت شبکه بیسیم محدوده بدن معرفی میگردد سپس معماری WBANs و استانداردهای ارتباطی WBANs شرح داده خواهد شد.
.1-2 تعریف WBANs
شبکه بیسیم محدوده بدن از تعدادی گره حسگر کمقدرت و با اندازه نانو تشکیل شده است. این گرهها معمولاً بر روی بدن انسان قرار میگیرند و یا در داخل آن کاشته میشوند. وظیفه این گرهها، جمعآوری اطلاعات و ارسال آنها ازطریق ارتباطهای بیسیم به ایستگاه راه دور است. درواقع این سیستم بهمنظور جلوگیری و تشخیص زودهنگام خطرات، بهطور دائم شرایط بدن انسان و محیط اطراف را بررسی و اطلاعات را برای ناظران ارسال میکند . هدف از WBANs، سادهسازی، بهبود سرعت، دقت و قابلیت اطمینان از ارتباطهای سنسورهایی است که در داخل و در روی بدن انسان است .[1,8]
.2-2 معماری ارتباطی WBANs
همانطور که گفتهشد شبکه بیسیم محدوده بدن از گرههایی در بدن و یا روی بدن انسان تشکیلشده که بهطور مداوم بر اطلاعات حیاتی فرد نظارت میکنند و در زمان مورد نیاز بازخوردی به ناظران یا کاربران ارائه میدهند .[1,2] معماری WBANs را میتوان به سه گروه ارتباطهای درون WBANs، ارتباطهای بین WBANs و ارتباطهای فراتر از WBANs تقسیمبندی کرد .[1,5,9,10] در شکل 1 این ردیف ارتباطها در سیستم WBANs نشان داده شده است .[11]
.1-2-2 ارتباطهای درون :WBANs در گروه 1، گرههای حسگر اطلاعات بدن را در دورههای مشخصی جمعآوری کرده و به یک سرور شخصی1 موجود در همان ردیف ارسال میکند [1,12] سپس دادهها پردازش شده تا به یک نقطه دسترسی در ردیف 2 منتقل شوند .[1,5,10] محدوده ارتباط بیسیم این گرهها حداکثر حدود دو متر است. [1]
.2-2-2 ارتباطهای بین :WBANs این ارتباطها بین لایه سرور شخصی و یک یا چند نقطه دسترسی2 است. نقاط دسترسی ممکن است بصورت استراتژیک در یک محیط پویا قرار داده شوند و یا به عنوان بخشی از زیرساخت باشند. هدف از ارتباطهای این لایه، رسیدگی به شرایط اضطراری است و به این دلیل اتصال WBANs با شبکههای مختلف مثل شبکه-های تلفن همراه، اینترنت و غیره صورت میگیرد .[1,5,10]
