Metodika - Postupy optimálního využití moderních komunikačních kanálů

Transkript

1 Informatika v telemedicíně FBMI ČVUT Metodika - Postupy optimálního využití moderních komunikačních kanálů Kolektiv autorů: David Gillar, Jiří Brada, Mikuláš Miček, Miroslav Poledňák, Marie Tichá, Martin Vítězník, Tomáš Veselý Číslo projektu: CZ.1.07/2.2.00/ Tento projekt je realizován za podpory MŠMT ČR a ESF ČR v rámci Operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost.

2 Premisa: Metodika popisuje základní principy fungování (W)BAN sítí. Metodika ukazuje prakticky fungující systémy a technologie. Posluchač: 1) nastuduje principy algoritmů a strategií, 2) abstrahuje od konkrétních detailů v příkladech, 3) obecné principy a algoritmy pak aplikuje na konkrétní analyzovaný systém.

3 Pro správné rozhodování je nutné znát parametry nižších vrstev ISO/OSI. Nejčastější technologie bezdrátové komunikace: 1. Bluetooth 2. WiFi 3. ZigBee Body Area Networks (BAN)

4 BlueTooth IEEE Bezdrátová náhrada sériové linky Komunikace na krátkou vzdálenost Nízké energetické nároky Vyvíjeno pro point to point komunikaci Struktura MESH možná Není nativně podporována Přináší obtíže

5 Wi-Fi IEEE a/b/g Vyvinuto pro sítě LAN Připojení k internetu Vysoká spotřeba Dobrý dosah Výborný datový tok Tvoření rozsáhlých MESH komplikované, avšak možné

6 ZigBee IEEE Vyvíjeno pro použití v sítích se složitou MESH topologií Nízká spotřeba Možnost routování Dosah na úrovni Wi-Fi Datový tok jednotky až maximálně desítky kb/s

7 Porovnání bezdrátových technologií

8 Vlastnosti BAN sítě

9 BAN sítě BAN = Body Area Network, analogie ke zkratkám: WAN = Wide Area Network, (W)LAN = (Wireless) Local Area Network, PAN = Personal Area Network,..., (W)BAN = (Wireless) Body Area Network.

10 BAN sítě Senzorová síť pokrývající (dosahem) tělo a jeho bezprostřední okolí, různé senzory pro rozličné (bio)signály, typický setup: koncentrátor (řídicí jednotka) a podřízené senzory.

11 BAN sítě Drátové vs. bezdrátové: každé řešení má své výhody i nevýhody.

12 BAN sítě Drátové: Výhody: spolehlivý přenos výsledků měření, flexibilnost v přenosové kapacitě spojení, centrální zdroj energie, jednodušší návrh, nižší cena senzorů. Nevýhody: Komplikace z mechanického hlediska (vedení vodičů; únava, poškození ohybem aj.), omezená možnost rozšíření o další senzory, propojení může být vstupním bodem pro rušení,

13 BAN sítě Bezdrátové: Výhody: Volnost pohybu, síť je modulární a flexibilní, s výhodou lze bez přílišných komplikací rozšířit o další senzory, senzory jsou autonomní. Nevýhody: Každý senzor musí mít vlastní napájecí zdroj, radiový přenos může být rušen a být zdrojem rušení, radiový přenos je energeticky náročnější, než drátový, konstrukce senzoru je složitější.

14 WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost.

15 WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost. Analogie se spacákem: hmotnost-hřejivost Nízké spotřeby se dosahuje omezením dos

16 WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost. Potvrzování správného průběhu přenosu zv Nutno nalézt kompromis mezi spolehlivost pravidlo 80/20, Je vůbec potřeba mít 100

17 WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost. Máme 10 senzorů a 1 přijímač, jak zajistit aby se navzájem nerušily? Aby data dorazila do správného cíle? aby... Toto řeší systémy obvody s integrovaným např. ANT a BLE.

18 WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost. rušení (od) konkurenčních systémů pracu WiFi, ZigBee, mikrovlnka, Bluetooth,... Kompatibilita se zákonem (USA EU upscalability, nekompatibilita různých komunikačních p

19 WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost. exotické řešení problémy s dostupnos Běžně používané řešení možnost využít