人体域网_百度百科
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人体域网

无线体域网
人体域网,英文为Body Area Network(BAN),是附着在人体身上的一种网络,由一套小巧可移动、具有通信功能的传感器和一个身体主站(或称BAN协调器)组成。每一传感器既可佩戴在身上,也可植入体内。协调器是网络的管理器,也是BAN和外部网络(如3G、WiMAX、Wi-Fi等)之间的网关,使数据能够得以安全地传送和交换。由于这些传感器通过无线技术进行通信,所以体域网也叫无线体域网(WBAN)。
中文名称
人体域网
英文名称
body area network;BAN
定  义
能把人身上佩带的各种小型电器和通信设备连接起来的网络。
应用学科
通信科技(一级学科),通信网络(二级学科)
中文名
人体域网
外文名
Body Area Network
简    称
BAN
别    名
体域网;无线体域网
特    点
附着在人体身上的一种网络

体系简介

播报
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人体域网是一种可长期监视和记录人体健康信号的基本技术,早期应用主要是用来连续监视和记录慢性病(如糖尿病、哮喘病和心脏病等)患者的健康参数,提供某种方式的自动疗法控制。比如,糖尿病患者一旦他的胰岛素水平下降,他身上的BAN马上可以激活一个泵,自动为患者注射胰岛素,使患者不用医生也能把胰岛素控制在正常水平。人体域网未来还可广泛应用于消费者电子、娱乐、运动、环境智能、畜牧、泛在计算、军事或安全等领域。不仅如此,眼前仍停留在科幻小说之中的所谓“智慧尘埃”(具有处理能力和无线通信能力的显微镜器件)将来也完全有可能出现在体域网中。
人体域网在国际上已经得到了广泛研究,包括医疗技术提供商、医院、保险公司以及工业界的各方人士正在开展战略性合作,但目前仍处在早期阶段,在毫瓦级网络能耗、互操作性、系统设备、安全性、传感器验证、数据一致性等方面面临一系列挑战。 IEEE802.15任务组6正在制定的BAN通信标准有望在2010年完成。这种技术一旦被接纳采用,将在医疗保健方面取得重大突破。
人体域网虽然是覆盖面最小的网络,但却是惠及面极广的网络,万万不可等闲视之。截至2008年底,我国老年人口已达1.69亿,占总人口的12.79%。我国是世界老年人口最多的国家,占全球老年人口总量的五分之一。老年人为国家、为人民作出了巨大贡献。作为一种回报,我们应该让 体域网这种先进技术服务于我国老年人的医疗保健。与此同时,在某种程度上BAN的应用还可以缓解医院拥挤看病难的问题以及助推远程医疗等构想的真正实施。从商业角度看,体域网在我国也必定具有广泛的用途和巨大的潜在市场。
人体域网是以人体周围的设备例如随身携带的手表传感器以及手机等,以及人体内部(即植入设备)等为对象的无线通信专用系统。目前,体域网所使用的频带尚未确定,但400兆赫兹频带以及600兆赫兹频带已被列入议程。

体系结构

播报
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人体域网的应用领域从医护保健到体育训练到游戏等等,每一种具体应用都会根据需要设计特定的软硬件体系结构。医护保健领域是体域网的主要应用领域,现有体域网的体系结构的设计也主要针对医护领域的。 [1]
从体系结构的角度看,通常一个完整的人体域网,包含了三层。 第一层包含了一组能监测各种人体生理参数或感知人体动作的传感器节点( 如 EEG 传感器、ECG 传感器、血压传感等) ,这些节点监测和处理相应的信息然后发送给 Sink 节点或网络协调器( network coordinator) 或汇聚节点。在第二层,个人服务器( Personal Server) 接受来自 Sink 节点的数据,临时存储后通过无线通信或者有线网络,将数据保存至后台数据库。第三层提供各种应用,利用互联网访问后台的数据库,病人或医生可以随时随地查看自己的相关医疗信息。利用相关医疗信息还可以为专家,医护人员等提供相应服务。 [1]

关键技术

播报
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传感器及硬件技术
目前常用的传感器及应用
传感器是人体域网中必不可少的基础设备,是联系物理世界和电子系统的桥梁,通过传感器采集人体生理参数转化为电子信号。随着电路设计、信号处理、微电子机械系统( MEMS) 等技术的发展,人们已经开发出了能测量各种人体生理参数的传感器。 [1]
微型化的,低功耗的无线生物传感器用于采集人体生理数据,但是要让这些传感器连续不断地工作还需要一个硬件平台。从某种程度上说,体域网是无线传感器网络在医疗保健等相关领域的延伸和扩展,因此体域网的硬件平台也是基于无线传感器网络平台设计的。与无线传感器网络相比体域网在网络规模、节点数量、数据传输速率、生存周期等等各方面都有着自己特有的需求,因此体域网节点的硬件平台设计又有别于无线传感器网络中的节点设计。 [1]
无线通信技术
根据无线电信号发出的位置,体域网中的通信包含两类,体内通信和体外通信. 利用人体作为传输介质进行通信( 即BCC,body-coupled communication) 是体内通信的新方法利用这种方法实现植入体内的传感器信号的传输,具有相对稳定的传输特性。在人体域网中,大多数的设备是放置人体上的,因此体外通信主要是指人体周围的短距离低功耗通信。 [1]
MAC协议
人体域网MAC协议
MAC( 介质访问控制) 协议是人体域网无线通信的基础协议,它控制着无线信道的使用方式,为节点分配通信资源,直接影响着网络,对体域网中的拓扑控制、路由技术、同步通信和安全等方面都有着重要影响,是体域网研究中的一个重要内容。 [1]
作为无线传感器网络研究的一个分支,人体域网 MAC 协议与无线传感器网络 MAC 有着很多共性问题。因此目前对人体域网的 MAC协议的研究,也是借助于无线传感器网络在MAC协议研究中取得的成果。当然,与无线传感器网络 MAC协议相比体域网对 MAC 又有着自己特有的需要. 如: 极高的节能需求,在人体域网中的某些应用如心脏起搏器,需要节点能够连续工作几个月或者几年; 支持多物理层通信、特有的响应时间等等。

安全隐私

播报
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在医护健康的应用中,体域网中保存的是病人的相关数据,这些数据在病人的诊断和治疗中起着极其重要的作用,直接关系着病人的健康甚至生命. 因此,安全和数据隐私保护是体域网研究中的一个必不可少的部分,也是极其重要的一部分,可以说缺少安全的保障体域网的应用前景将大打折扣。 [1]
安全和隐私两个有着紧密关系又相互独立的概念. 这里我们认为,人体域网中的数据安全指的是数据能够安全的存储和传输,隐私保护指的是数据只能被授权的用户访问和使用。 因此数据安全是隐私保护的基础,虽然不同的应用有着不同的安全要求,但是概括来讲在体域网中,数据安全包括下面几个部分内容:
1、数据的机密性,也就是相关数据在存储或传输过程中应进行加密,保证数据即使被窃取了也不被知道其正含义;
2、 数据的可鉴别性,指对于接受数据的一方可以校验和确信数据来自真实的发送者;
3、 数据的完整性,确保在数据的传输过程中,数据不被被恶意篡改或被篡改后能被及时发现;
4、数据的新鲜度,保证收到的数据是最新的。

应用领域

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作为一种新兴的技术,无线体域网在医疗、保健、消费类电子等多个领域有着非常广阔的应用前景,可能会对人类的生活方式产生巨大的影响。应用领域如下: [1]
医疗及保健
医疗和健康保健是体域网的最主要的应用领域. 在医疗方面,利用体域网技术将各种人体生理信息传感器植入体内或置于人体上,采集相关生理信号参数如心律、血压、血糖等,可以实时的或长期的监测人体的相关生理参数,为医生诊断提供及时准确的数据。
体育和军事训练
体域网技术在运动员训练,士兵训练或健康恢复方面也有着广阔的应用前景,通过在运动员或士兵的相应身体部位放置传感器,监测相关生理数据为教练指导训练提供数据。
其他应用领域
此外体域网技术还可以用于消费电子、游戏、大规模救灾等领域. 将多媒体技术与体域网结合可以开发出针对个人需要的个性化的音视屏应用服务. 在游戏领域,使用体域网技术可以开发出更智能的体感游戏机. 此外,利用体域网中的无线信号可以在灾难发生后提供更佳准确的生命探测等救灾服务。