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.1.07/2.2.00/28.0322 Tento projekt je realizován za podpory MŠMT ČR a ESF ČR v rámci Operačního programu vzdělávání pro konkurenceschopnost.
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.
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)
BlueTooth IEEE 802.15.1 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
Wi-Fi IEEE 802.11.a/b/g Vyvinuto pro sítě LAN Připojení k internetu Vysoká spotřeba Dobrý dosah Výborný datový tok Tvoření rozsáhlých MESH komplikované, avšak možné
ZigBee IEEE 802.15.4 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
Porovnání bezdrátových technologií
Vlastnosti BAN sítě
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.
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.
BAN sítě Drátové vs. bezdrátové: každé řešení má své výhody i nevýhody.
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,
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.
WBAN sítě Multipoint-to-point architektura, k diskuzi: spotřeba vs. dosah vs. datový tok, spolehlivost přenosu, řízení komunikace, kompatibilita, používanost.
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
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
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.
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
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