بخشی از مقاله
چکیده
با پیشرفت جوامع بشری و تکنولوژیهای شبکهای نیاز بشر برای دسترسی به امکانات و تسهیلات بهداشت و درمان در نقاطی که امکان ایجاد زیرساختارهای کابلی دشوار وبعضاًغیر ممکن است، را بیش از پیش ضروری ساخته است. در این میان گوشیهای تلفنهمراه علاوه بر محبوبیت و قابلیتهای ویژه خود، از پوشش شبکهای گستردهای نیز برخوردارند که خود گزینهای مطلوب برای رسیدن به اهداف سلامت الکترونیک میباشد. تکنولوژی NFC به عنوان یکی از تکنولوژیهای نوظهور بیشترین کاربرد را بر روی گوشیهای همراه فراهم ساخته است. این
تکنولوژی با مزایایی همچون سهولت استفاده، امنیت بالا و مصرف کم انرژی، زمینه را برای یک طرح جدید مراقبت بهداشتی فراهم ساخته است که این در این مقاله ما به ارائه این راهکار که اندازه گیری و کنترل علائم حیاتی به عنوان یکی از اصلی ترین فرآیندهای مراقبت های بهداشتی با استفاده از تکنولوژی NFC می باشد، میپردازیم.
کلید واژه- ارتباط میدان نزدیک (NFC)، سلامت الکترونیک، کنترل علائم حیاتی، گوشیهای هوشمند.
-1 مقدمه
امروزه شاهد تغییر و تحولات بسیاری در عرصه فناوری و ارتباطات هستیم که زندگی جوامع بشری را سخت تحت تاثیر قرار داده است. نیاز به اتصالات پرسرعت با قابلیت جابجایی، به سرعت رو به افزایش است. یکی از مشخصات ارتباطات مدرن، امکان برقراری ارتباط در هر زمان و هر مکان دلخواه میباشد که تنها با بکارگیری فناوریهای بیسیم1 عملی میگردد. در حال حاضر هدف اصلی این فناوریها، امکان دسترسی به شبکه در نقاطی است که ایجاد زیرساختارهای کابلی دشوار وبعضاً غیرممکن است. اما نسل جدید شبکههای بیسیم، برقراری ارتباطات پرظرفیت را در هر نقطه دلخواه و با هزینهای قابل قبول امکانپذیر میکند.
از میان پوششهای شبکهای، شبکههای 2WPAN
کاربردهای خانگی داشته و در دسته شبکههای Ad Hoc قرار میگیرند. در شبکههای Ad Hoc، یک سختافزار به محض ورود به فضای تحت پوشش آن، به صورت پویا به شبکه اضافه میشود. طبیعی است که در کنار مزایایی که این پویایی برای استفادهکنندگان فراهم میکند، حفظ امنیت چنین شبکههایی نیز با مشکلات بسیاری همراه است. با این وجود،عملاً یکی از راهحلهای موجود برای افزایش امنیت در این شبکهها،خصوصاً در انواعی همچون بلوتوث، کاهش شعاع پوشش سیگنالهای شبکه است. استفاده از فرستنده و گیرنده کم توان که موجب محدود شدن منطقه تحت پوشش میگردد و نیز استفاده از کدهای رمزگذاری نه چندان پیچیده، حربه های امنیتی این دسته از شبکهها هستند. ارتباط میدانی بابُرد کوتاه]1[ (NFC ) 3 یکی دیگر از شبکههای تحت پوشش WPAN میباشد که به خاطر برد کوتاه خود نسبت به بلوتوث از امنیت بالاتری برخوردار
1 Wireless Technologies
3 Near Field Communication× 2 Wireless Personal Area Network
1
شانزدهمین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق ایران دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، 12 - 14 شهریور 1392
است. NFC برخلاف بلوتوث، فرآیند جفت شدن 4 را انجام نمیدهد و به هیچ تنظیمی نیاز ندارد. این تکنولوژی تنها نیازمند 15میلیآمپر جریان الکتریسیته است که تأمین این مقدار برای باتری گوشیهای هوشمند5 امروزی بسیار ساده است. همچنین استفاده از فناوری NFC در گوشی هوشمند، امکان استفاده از پردازنده و حافظه گوشی همراه را
برای کاربردهای پیشرفتهتر فراهم میکند.
پیر شدن جمعیت در حال حاضر یکی از نگرانیهـای پیشـرو بهداشت و درمان در بسـیاری از کشـورهای در جهـان اسـت. بـا افزایش سن و افـزایش بیمـاریهـای مـزمن، افـراد سـالمند نیـاز بیشتری به مراقبت های بهداشتی پیدا میکنند که این نیاز علاوه بر هزینههای بالای بهداشت و درمان با مسائلی همچـون کمبـود نیروی انسانی ماهر و تجهیزات پزشـکی و بیمارسـتان هـا رو بـرو خواهد بود. خوشبختانه، سیستم سلامت الکترونیک با اسـتفاده از تکنولــوژیهــای موجــود در کــاهش ایــن مشــکل پیشــرفتهــای چشمگیری داشته است.
با توجه به مزایای فناوری NFC و نیز بـا توجـه بـه اهمیـت کنترل علایم حیاتی( VS) 6 کـه یکـی از اصـلیتـرین فرآینـدهای مراقبت سلامت میباشد، در این مقاله قصـد داریـم کـه بـا ارائـه راهکاری، با بکارگیری تکنولوژی NFC بر روی گوشیهای همـراه به اندازه گیری و کنترل علائم حیاتی بیماران بپردازیم. بر همـین اساس در بخش 2 و زیر بخشهای آن به معرفی مبانی و مفـاهیم مربــوط بــه ایــن تکنولــوژی و اســتانداردها و مــوارد امنیتــی آن پرداخته و سپس در بخش 3 به طرح پیشنهادی مبنی بر استفاده این تکنولوژی برای کنترل علائم حیاتی بیماران میپردازیم.
-2 مبانی و مفاهیم NFC
ارتباط میدان نزدیک (NFC) یک مشخصـه بـرای ارتباطـات غیرتماسی بین دو دستگاه میباشد. NFC بر پایه فناوری موجـود در RFID بنا شـده و در ISO/IEC 18092 استانداردسـازی شـده است. در این تکنولوژی حد نهایت فاصـله بـرای برقـراری ارتبـاط
4 Pairing× 5 Smart Phones 6 Vital Signs (VS)
بین دو دستگاه تا حـدود 10 سـانتیمتـر مـیباشـد. NFC منجر به تسهیل عملیات و ایجاد راحتی بیشتر
در انجام تعاملات و تبادل محتویات دیجیتـالی شـده و همچنـین می توان با یک تماس اتصال بین دستگاههای الکترونیک را برقرار کــرد NFC .[2] در فرکــانس MHz13.56 کــار مــیکنــد و بــا همکاری دو شرکت NXP Semiconductors (کـه پیشـتر بـا نـام
شـرکت Philips Semiconductors بـوده اسـت) و Sony توسـعه
داده شده است .[3]
از آنجایی که NFC قابلیت خواندن و نوشتن روی دستگاههـا را دارد، گمان میرود که در آینده استفاده وسیعتـری نسـبت بـه کارتهای هوشمند داشته باشد. NFC شامل یـک آغـازگر و یـک برچسب میباشد. آغازگر، همانطور که از نـام آن مشـخص اسـت، آغازکننده تعامل می باشد و به طور مداوم یک سیگنال RF تولید کرده و تبادل اطلاعات را تا جاییکه درخواسـت توسـط برچسـب غیر فعال پاسخ داده شود، کنترل میکند. پروتکل NFC به دو مد ارتباطی دسته بندی میشود: فعال و غیرفعال. مـد فعـال، کـه در آن هر دو دستگاه آغازگر و برچسب با تولید میـدان الکتریکـی بـا هم ارتباط برقرار میکنند، که این کار نیز به صـورت یـک طرفـه انجام میگیرد. آنها میدان RF خود را تا زمانیکه دستگاه دیگـری در حال ارسال اطلاعات نباشد غیرفعال نگه میدارند. در ایـن مـد هر دو دستگاه به طور معمول نیاز به منبع انرژی خواهند داشـت. مد غیرفعال، در مواردی کاربرد بیشـتری دارد کـه تنهـا آغـازگر، سیگنال RF را تولید میکنـد، پاسـخ دسـتگاه مقصـد بـا تنظـیم فرکانس میدان موجود فراخوانی میشود و دستگاه آغازگر نیـز بـا قاطعیت به پاسخهای آن گوش میدهد و سـپس داده انتقـالی را پردازش میکند. نرخ انتقال اطلاعات به طور معمـول 106، 212، 424 یا 848 کیلوبایت بر ثانیه میباشد.
-1-2 استانداردهای NFC
NFC یک استاندارد معتبر بینالمللی است، که در آینده بـه یک تکنولوژی شناخته شده جهانی بـا جمـع کثیـری از کـاربران مبدل خواهـد شـد. استانداردسـازی NFC توسـط سـازمان بـین المللـی Ecma، ISO، ETSI و مجمـع NFC انجـام شـده اســت. مهمتــرین اســتانداردها بــرای NFC عبارتنــد از ECMA-340
[4] (NFCIP-1) و .[5] ECMA-352 (NFCIP-2) مشخصه اول،
یک رابـط سـیگنالRF و یـک پروتکـل انتقـال را بـرای برقـراری ارتباط بی سیم بین دو دستگاه با فاصله ای نزدیک اسـت کـه در دسامبر 2003، NFC با استاندارد(ISO/IEC 18092 ( NFC IP-1 به رسمیت شناخته شـد. ایـن اسـتاندارد رابـط کـاربر و پروتکـل
2
شانزدهمین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق ایران دانشگاه آزاد اسلامی واحد کازرون، 12 - 14 شهریور 1392
شکل :1 استانداردهای میدان ارتباط نزدیک .[2] NFC
ارتباطی برای ارتباط ساده بیسیم بین دو دستگاه نزدیک بهـم را تعیین میکرد که شامل مقداردهی اولیه و تکنولـوژی اجتنـاب از تصادم نیز می باشند و مشخصه دوم به معرفی یک مکانیسم مـی پردازد که کـار آن کشـف و انتخـاب یـک مـد ارتبـاطی از میـان
مـــدهای ECMA-340 (مـــد(NFC، ISO/IEC 14443 (مـــد
مجـاورت) و ISO/IEC 15693 (مـد همسـایگی) کـه همگـی در فرکانس MHz 13.56 کار می کنند اما از پروتکل هـای مختلـف استفاده می کنند، می باشد. در سال 2005، NFC یک استاندارد معتبر و بینالمللی دیگری را با عنـوان ISO/IEC 21481 بدسـت آورد.
NFCIP-1 از ترکیــب دو پروتکــل ارتبــاطی RFID تشــکیل شده که عبارتنـد از ISO/IEC 14443) MIFARE نـوع ([6]A و
[7] FeliCa (JIS X 6319-4)، NFCIP-1 این پروتکل هـا را بـا
امکانـات ارتبـاطی و پروتکـل انتقــال جدیـدی توسـعه مـیدهــد. NFCIP-2، NFC را با بخـش عملکـردی دسـتگاههـای خواننـده RFID پیوند میدهد. با ایـن روش NFC بـا اکثـر دسـتگاه هـای RFID سازگار میشـود .[8] شـکل 1 اسـتانداردهـای ISO کـه پشتیبان استانداردهای NFC هستند را نشان میدهد.
NFC امن، تکنولوژی NFC را با تکنولوژی کـارت هوشـمند ترکیب میکند تا قابلیت ذخیره اطلاعات شخصی در یک وضعیت امن ایجاد گردد. این بدین معنی میباشد که اطلاعات بـا کلیـدی که به صورت امـن در حافظـه دسـتگاه ذخیـره شـده مـیتواننـد رمزنگاری شوند و دستگاه NFC از اسناد نگهداری مـیکنـد. ایـن مخزن امن برای ذخیره اطلاعات شخصی، کلید هـای رمـز شـده، پول الکترونیکی و غیره مورد نیاز خواهد بود و همچنـین یکـی از جوانب مهم دستگاه مجهز به NFC میباشد. NFC پیشرفته، یک مشخصه میباشد که امکان دادوسـتد را حتـی اگـر تلفـن همـراه
خاموش و یا شارژ باتری آن خالی شده باشد نیز فراهم میسـازد، که این ویژگی برای مواردی همچون خرید و فـروش بلـیط حـائز اهمیت خواهد بود .[9]
