تماس با ما

فید خبر خوان

نقشه سایت

ویرگـــ ــــول

مقاله و تحقیق و پاورپوینت تخصصی برای تمام رشته ها


دسته بندی سایت

محبوب ترین ها

برچسب های مهم

آمار بازدید سایت

پیوند ها

آمار بازدید

  • بازدید امروز : 834
  • بازدید دیروز : 587
  • بازدید کل : 505762

سمینار ویژه بررسی شبکه های بدنی بی سیم برای کاربردهای پزشکی A Review of Wireless Body Area Networks for Medical Applications


سمینار ویژه بررسی شبکه های بدنی بی سیم برای کاربردهای پزشکی A Review of Wireless Body Area Networks for Medical Applications

Welcome to VirgooL.net

مقاله ، پاورپوینت ، پایان نامه ---- ویرگــ ، ــول

 

ViRGooL.net ---- پاورپوینت و مقاله

موضوع : سمینار ویژه بررسی شبکه های بدنی بی سیم برای کاربردهای پزشکی A Review of Wireless Body Area Networks for Medical Applications

 

سمینار ویژه  بررسی شبکه های بدنی بی سیم برای کاربردهای پزشکی A Review of Wireless Body Area Networks for Medical Applications

سمینار ویژه بررسی شبکه های بدنی بی سیم برای کاربردهای پزشکی A Review of Wireless Body Area Networks for Medical Applications

چکیده:

پیشرفت­های جدید در زمینه­های مدار های مجتمع، ارتباط بی­سیم، تکنولوژی­های نیمه­هادی و علم کوچک سازی[1] باعث رشد شبکه حسگر در کاربرد وسیعی از جمله پزشکی و سازمان بهداشت و درمان شده است. از طرفی دیگر افزایش بیماری­ها و هزینه­های درمانی ناشی از آن سبب پیدایش تکنیک­هایی برای حل این مشکلات شده است. یکی از این تکنیک­ها به کارگیری شبکه­های بی­سیم بدنی می­باشد. انتظار می­رودWBAN انقلابی در نظارت­های سلامتی انسان­ها به وجود آورد. اما این تکنولوژی در مراحل اولیه توسعه خود قرار دارد. در این سمینار خلاصه­ای از شبکه­های بدنی بی­سیم ارائه شده است که شامل کاربردها، مزایا و معماری WBAN می­باشد. سپس امنیت در شبکه­های بدنی بی­سیم که شامل سه مرحله رمزنگاری، احراز هویت و تشخیص صحیح خطای انتقال را بیان کرده و تهدیدات امنیتی و انواع حملات درWBAN بررسی می­شوند و چالش­های موجود در WBAN مورد مطالعه قرار می­گیرد. علاوه بر آن استاندارد­های 802.15.6 که برای شبکه­های WBAN به کار می­رود، مورد مرور و دو قسمت اصلی آن شامل لایه فیزیکی، لایه دسترسی کنترل رسانه(MAC)[2] مورد بحث قرار می­گیرد. از جمله نتایج این تحقیق این است که ما مشاهده کردیم این است که با وجود اینکه توپولوژی ستاره به طور طبیعی برای این شبکه­ها به کار می­رود نشان داده شد که این توپولوژی از لحاظ مصرف انرژی و برقراری ارتباط مطمئن چندان کارا نیست و در عوض توپولوژی چند پرشی عملکرد بهتری دارد .

کلمات کلیدی:

WBAN، شبکه­ های بدنی بی­سیم، حسگر، 802.15.6

فهرست مطالب

  1. مقدمه:.. 1
  2. کاردبردها و مزایای WBAN.. 2
  3. سخت افزار WBAN.. 4

1.3. اجزاء سخت افزاری.. 4

2.3. محدودیتهای سخت­افزاری یک گره حسگر.. 5

3.3. انواع حسگرهای بدنی.. 6

  1. معماری در WBAN.. 7

1.4. زیر ساخت WBAN.. 7

2.4. معماری سه لایه­ای سیستم نظارت بر سلامتی بیمار.. 9

1.2.4. معماری ارتباطات داخلBAN.. 10

2.2.4. معماری ارتباط بین BAN.. 13

3.2.4. ارتباط فراتر از BAN.. 15

  1. امنیت در شبکه­های بدنی بیسیم.. 15

1.5. نیازمندیهای امنیتی.. 16

2.5. تهدیدات امنیتی.. 17

3.5. انواع حملات در WBAN.. 18

1.3.5. حمله ارسال انتخابی.. 18

2.3.5. حمله حفره.. 19

3.3.5 حمله سایبل.. 19

4.3.5 حمله تهدید مکان بیمار.. 20

5.3.5 حمله رهگیری فعالیت.. 20

6.3.5. حمله انکار سرویس.. 20

4.5. مکانیسم­های امنیتی.. 20

  1. مروری بر استاندارد 802.15.6.. 22

1.6. مشخصات لایه فیزیکی.. 23

1.1.6 NB 23

2.1.6 UWB.. 24

3.1.6 HBC.. 25

2.6. زیر لایه کنترل دسترسی رسانه(MAC).. 26

1.2.6 Beacon mod with super frame. 26

2.2.6 non-Beacon mode with super frame. 27

  1. چالش­هایWBAN.. 27

1.7. بهبود طراحی حسگر.. 27

2.7. مجتمع شدن با سیستم درمانی.. 27

3.7. امنیت و قابلیت اطمینان اطلاعات.. 27

4.7. کیفیت سرویس(QoS).. 28

5.7. مصرف انرژی.. 28

  1. بحث و گفتگو.. 29

1.8. بهبود طول عمر باتری.. 29

2.8. پایین آوردن مصرف انرژی.. 29

3.8. مزاحم نبودن سنسورها.. 29

4.8. سیستم­های بهداشت و درمان پیشگیرانه.. 29

5.8. مسیریابی.. 30

  1. نتیجه.. 30
  2. منابع: 30

1.مقدمه:

امروزهبحث سيستم­هايكنترلونظارتازراهدور یكيازمباحثپرچالشدر زمينهعلومالكترونيكوكامپيوتر مي­باشد.لذا تحقيقاتدرهرزمانيبهدنبال راه­حليمي­باشدتاشرايطخاصوانتظاراتمدنظرراپاسخدهد؛در شرايط و كيفيت كاري يكسانهرچهنسبت هزينهبهكارائيپائين­ترباشد،همان قدر محبوبيتآنشيوهبالاترخواهدرفت. برايآگاهيازتغييرات محيطاطرافويا وضعيتهرمجموعهنيازمند يكسريتجهيزاتيهستيمكهبعنوانحسگر[3] شناختهميشوندو اينهاتغييراتمدنظر(تغييراتفيزيكي ياشيميائي) رادرقالبيكپاسخ، بهمنظور اندازه­گيريميزان تغييرات و ياوجودآن،ارائه مي­دهند.پسازجمع­آورياطلاعات موردنياز مي­توانسايرعملياترابراساسپاسخارائهشده انجامداد.

پيشرفت­هاي اخيردر زمينهالكترونيكومخابراتبي­سيمباعثشدهبتوانيمگره­هايحسگرچندكاره، باتوانمصرفي پایينوهزينهكمداشتهباشيمكهازنظراندازهخيليكوچكهستندوبرايمسافت­هاي كوتاهمي­توانندباهمارتباطبرقرار كنند.اينگره­هايحسگركوچكطبقنظريه شبكه­هايحسگر،دارايتجهيزاتحسكردن،پردازشداده­هاومخابرهآنها وهمچنين منابعانرژي ميباشند. تفاوتاصليشبكه­هايحسگرباسايرشبكه­هادرماهيت داده–محور وهمچنينمنابعانرژيو پردازشيبسيارمحدوددرآنهاستكهموجبشدهتا روش­هايمطرحشدهجهتانتقالداده­هادرسايرشبكههاوحتي شبكههاييكهتاحدزياديساختاريمشابهشبكه­هايحسگردارند(مانندشبكه­هايموردي)،دراينشبكه­هاقابلاستفاده نباشند. روندتوسعهاينشبكه­هادرحدياستكهمطمئنااينشبكه­هادرآيندهنزديك،نقشمهميرادرزندگيروزمرهما ايفاخواهندكرد.از جملهكاربردهاييكهدرحالحاضربرايشبكهحسگرمطرحمی­شود در زمینه پزشکی می­باشد. با تولید حسگرهایی با توانایی اندازه­گیری دقیق و سریع علائم حیاتی بدن، می­توان انتظار استفاده بیش از پیش شبکه­های حسگر بی­سیم برای ارائه بهتر خدمات درمانی به بیماران و آسیب­دیدگان در سوانح مختلف را داشت. تلاش­های کنونی در جهت نیل به سیستمی است که به صورت خودکار علائم حیاط بدن را اندازه­گیری کرده و در صورت لزوم آن را به پزشک ارائه دهد که اینگونه از سیستم­ها به نام سیستم­های نظارت بر سلامت بیمار [4] شناخته می­شوند.

با توجه به نرخ رشد جمعیت سالمندان(افراد 65 ساله و بالاتر) و محدودیت مالی منابع، سیستم های مراقبت بهداشت فعلی با چالش های جدید روبرو هستند. با توجه به آمار ایالت متحده آمریکا تعداد افراد مسن آمریکا (65-85 ساله) از 35 میلیون به 70 میلیون نفر در سال 2025 پیشبینی شده است. این روند نشان می دهد که جمعیت سالمندان جهان به دو برابر (از 375میلیون نفردر سال 1990 به761میلیون در سال 2025 ) خواهد رسید. علاوه براین، هزینه های مراقبت­های بهداشتی به طور کلی در ایالات متحده 8/1تریلیون دلار در سال 2004 بوده،و این عدد در سال 2020 به سه برابر پیشبینی شده است. این بحران قریب­الوقوع، پژوهشگران، صنعتگران، واقتصاددانان را نسبت به پیدا کردن راه حل مطلوب وسریع در حوزه سلامت جذب کرده است]1[. پیشرفت های جدید در زمینه­های مدار های مجتمع، ارتباط بی سیم، تکنولوژی های نیمه هادی و علم کوچک سازی باعث رشد شبکه حسگر در کاربرد وسیعی از جمله پزشکی و سازمان بهداشت و درمان شده است]2[. از طرفی دیگر افزایش بیماری ها و هزینه­های درمانی ناشی از آن سبب پیدایش تکنیک­هایی برای حل این مشکلات شده است. یکی از این تکنیک ها به کارگیری شبکه های بی سیم بدنی می باشد]3 [. WBANشامل چندین حسگر کوچک الکترونیکی است که به انسان متصل هستند و به طور خاص به مشکلاتی مانند فشار خون، قند خون، جنبش اندام و... نظارت میکنند و به یک هماهنگ کننده می­فرستند. این سنسورهای کوچک اطلاعات مربوط به سلامتی را جمع آوری کرده و با پزشکان یا سرورهای پزشکی ارتباط برقرار کرده، به طوری که آنها می توانند پارامترهای سلامتی بیمار را تجزیه و تحلیل کنند و مورد نظارت قرار دهند]4[.

توسعه تکنولوژی WBAN از سال 1995 شروع شد و ایده آن از WPAN(شبکه­های بی­سیم شخصی ناحیه­ای) تکنولوژی در نزدیکی و اطراف بدن انسان گرفته شده است. حدود شش سال بعد، اصطلاح (BAN)[5] اشاره به سیستمی که به طور کامل در داخل و روی بدن انسان در قرار دارد به وجود آمد]5 [.

2.کاردبردها و مزایای WBAN

کاربردهای WBAN به دو دسته کلی پزشکی و غیر پزشکی تقسیم می­شوند که در شکل 1 نشان داده شده است]6[. کاربردهای پزشکی شامل جمع­آوری اطلاعات حیاتی بیمار به طور پیوسته و ارسال آن به ایستگاه­های راه دور برای تحلیل بیشتر است. این حجم زیاد از اطلاعات بیمار می­تواند در جلوگیری از احتمال حملات قلبی، همچنین مراقبت در برابر بیماری­های خطرناکی مثل سرطان ، آسم، اختلالات اعصاب و... موثر باشد. موارد متعددی از به کارگیری WBAN برای تشخیص و درمان بیماری وجود دارد. بسیاری از محققان به تحقیق در این رابطه پرداخته­اند]3[. همچنین برای افرادی که ناتوانی جسمی دارند، مفید است. برای مثال چیپ­های مصنوعی شبکه چشم می­تواند درون چشم انسان قرار بگیرد و سطحی از دیدن را فراهم کند]7[. کاربردی در کمک به افراد معلول مطرح شده است. کاربردهای غیر پزشکی شامل کاربردهای نظامی، بازی­ها و شبکه­های اجتماعی می­باشد. در کاربردهای نظامی می­توان به استفاده از یک WBAN در میدان جنگ اشاره کرد. در این کاربرد، WBAN به منظور مرتبط کردن سربازان و گزارش­های آن­ها به فرماندهان استفاده می­شود. در بازی­ها، حسگر WBAN می­تواند جابجایی مختصات قسمت­های مختلف بدن را جمع­آوری کند و متقاعبا این حرکت را به شخصیت مورد نظر در بازی منتقل کند. به عنوان مثال بازی تنیس. با استفاده از WBAN ، شبکه­های اجتماعی به کاربرانشان اجازه می­دهند تا پروفایل دیجیتالی خود را با تکان دادن دست­­­ها تغییر دهند]8[.

شکل(1):کاربردهایWBAN]6[.

WBAN که به منظور اهداف پزشکی مورد استفاده قرار می­گیرد چند مزیت مهم در مقایسه با سیستم­های پایش[6] قدیمی دارد اولین مزیت به دلیل ماهیت بی­سیم بودن شبکه­های WBAN می­باشد که باعث راحتی هر چه بیشتر بیمار می­شود به طوری که بیمار می­تواند تمام فعالیت­های روزمره­ی خود را (با وجود حسگرها) بدون هیچ مزاحمتی انجام دهد. دومین مزیت ، سهولت نظارت بر بیمار (مشاهده علائم فیزیولوژی بدن بیمار) به دلیل مستقل بودن از موقعیت بیمار است. به این ترتیب که یک فرد بیمار چه در خانه باشد چه در محیط کار به طور دائم مورد نظارت قرار گیرد و نتیجه این عمل نظارت به صورت دراز مدت است]6[. علاوه بر این، برخی از دستگاه های بی سیم کاشته می تواند درد بیماران در هنگام تشخیص و درمان را کاهش دهد]9[. اطلاعات جمع­آوری شده از بیمار در طولانی مدت نقش بسزایی در تشخیص و درمان بسیاری از بیماری­ها دارد. یکی از مشخصات WBAN که آن را از دیگر تکنولوژی­های موجود همچون شبکه­های حسگر بی­سیم (wsn)[7] متمایز کرده است، محدوده­ی کمی است که توسط این شبکه پوشش داده می­شود. این محدوده در حدود 2 متر می­باشد و در بعضی کاربردها به 5 متر هم می­رسد. دیگر مشخصات WBAN در جدول (1) نشان داده شده است]2[.

 

 

جدول (1): مشخصات WBAN]2[

مشخصه

مقدار

فاصله

2متر،در بعضی حالات 5 متر

زمان راه اندازی

<100 نانو ثانیه

زمان برپایی شبکه

<1 ثانیه به ازای هر دستگاه

مصرف انرژی

تقریبا 1 میلی وات به ازای هر 1 مگابیت بر ثانیه

3. سخت افزار WBAN

در قسمت زیر به بررسی اجزاء سخت­افزاری یک حسگر پرداخته و سپس به بیان انواع حسگرهای بی­سیم بدنی می­پردازیم.

1.3. اجزاء سخت افزاری

باتوجهبهعملكردمتفاوتشبكههايحسگر بدنی،هرگرهميتواندباتوجهبهوظايفتعريفشدهازاجزايمتنوعيتشكيل شدهباشدوليدرحالتكليهرگرهازيكسرياجزايكليتشكيلشدهاستكهعبارتندازواحدپردازشمركزي[8]،فرستنده-گيرنده راديويي،منبعتغذيه[9]كهميتواندازطريقباطريياسلول­هايخورشيديياتركيبهردو،انرژيموردنيازسيستمرا فراهمكند،يكياتعداديحسگركهدادههايموردنظرراجمعآوريمي­كنند،انواعحافظههايجانبيدرصورتنياز، (GPS)[10] درصورتنيازوسايراجزاييكهبستهبهكاربردهايمتفاوتمي­توانددرهرگرهگنجاندهشود.

فرستنده - گيرندهراديويي:

فرستنده-گيرنده راديويييكيازاجزايبااهميتدرگرههايشبكه­هايحسگرمي­باشدوبستهبهكاربردهايمختلف، مي­تواندتنوعزياديداشتهباشد . مهم­ترينمشخصهدرانتخابفرستنده –گيرنده­ها،برد[11]موردنيازبرايارتباطبينگره­هاي شبكهاست .از آنجایی که در شبکه­های حسگر بدنی گره­ها در فواصل نزدیک به هم قرار دارند می­توان از فرستنده­های کم مصرف استفاده کرد. یک نمونه از فرستنده-گیرنده­هایی که برای این کار مناسب است (TR1000) است که این فرستنده-گیرنده، دارای برد کمی میباشد و توان مصرفی آن کم­تر از فرستنده-گیرنده­های دیگر می­باشد.

2.3. محدودیت­های سخت­افزاری یک گره حسگر

عواملی چون اقتصادی بودن سیستم، قابلیت مورد انتظار، تعداد انبوه گره­ها و نهایتا عملی شدن ایده­ها در محیط واقعی، موجب گشته هر گره یکسری محدودیت­های سخت­افزاری داشته باشد. این محدودیت­ها در ذیل اشاره شده و در مورد هر کدام توضیحی داده شده است:

1- هزینه پایین: بایستی سیستم نهایی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. چون تعداد گره­ها خیلی زیاد بوده و برآورد هزینه هر گره در تعداد زیادی(بالغ بر چند هزار) ضرب می­گردد. بنابراین هر چه از هزینه هر گره کاسته شود، در سطح کلی شبکه صرفه­جویی­ زیادی صورت خواهد گرفت و سعی می­شودهزینه هر گره به کمتر از یک دلار برسد.

2- حجم کوچک: گره­ها به نسبت محدوده­ای که زیر نظر دارند، بخشی را به حجم خود اختصاص می­دهند. لذا هر چه این نسبت کمتر باشد به همان نسبت کارایی بالاتر می­رود و از طرفی در اکثر موارد برای اینکه گره­ها جلب توجه نکند و یا بتوانند در برخی مکان­ها قرار بگیرند نیازمند داشتن حجم بسیار کوچک می­باشند.

3- توان مصرفی پایین: منبع تغذیه در گره­ها محدود می­باشد و در عمل، امکان تعویض یا شارژ مجدد آن مقدور نیست، لذا بایستی از انرژی موجود به بهترین نحو ممکن استفاده گردد.

4- نرخ بیت پایین: به خاطر وجود سایر محدودیت­ها، ملا میزان نرخ انتقال و پردازش اطلاعات در گره­ها، نسبتا پایین می­باشد.

5- خودمختار بودن: هر گره­ای بایستی از سایر گره­ها مستقل باشد و بتواند وظایف خود را طبق تشخیص و شرایط خود، به انجام برساند.

6- قابلیت انطباق: در طول انجام نظارت بر محیط، ممکن است شرایط در هر زمانی دچار تغییر و تحول شود. مثلا بعضی از گره­ها خراب گردند. لذا هر گره بایستی بتواند وضعیت خود را با شرایط به وجود آمده جدید تطبیق دهد.

7- چگالی بالا: در توزیع گره­ها در ناحیه عملیاتی

8- وجود استعداد خرابی در گره­ها

9- تغییرات توپولوژی به صورت پویا و احیانا متناوب

10- استفاده از روش پخش همگانی در ارتباط بین گره­ها در ارتباط نقطه به نقطه

10- داده محور بودن شبکه به این معنی که گره­ها کد شناسایی ندارند.

3.3. انواع حسگرهای بدنی

حسگرها عمل اصلي درشبكه­هاي حسگر بدنی يعني عمل جمع­آوري اطلاعات را برعهده دارند .انواع گوناگونی از حسگرها برای شبکه­های بدنی طراحی شده که در جدول 2 به بخشی از آنها اشاره شده است]10[.



 



 

  انتشار : ۱۲ مهر ۱۳۹۶               تعداد بازدید : 124

برچسب های مهم


مطالب تصادفی

  • پاورپوینت گنبد در معماری ایران- پاورپوینت معماری
  • پاورپوینت نقش آب در معماري (باغ موزه آب) -پاورپوینت انسان , طبیعت , معماری
  • پاورپوینت پیشینه دین و پیامبری - پاورپوینت دروس عمومی
  • پاورپوینت مرجعیت و ولایت در عصر غیبت - پاورپوینت دروس عمومی کارشناسی
  • پاورپوینت اقلیم در معماری - پاورپوینت دروس معماری
  • بررسی رابطه بین ابعاد هوش سازمانی و عملکرد کارکنان در دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی استان گیلان
  • انتخاب تأمین کنندگان توسط مدل سازی ریاضی چند هدفه و تئوری مجموعه های راف با در نظر گرفتن شرایط زیست محیطی
  • بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و ریخت شناسی فیلم حاصل از نانوفیبر سلولز / پلی وینیل الکل
  • توسعه مدلی مبتنی بر فناوری سنجش از دور (اپتیکی) به منظور برآورد خسارت ساختمانها در برابر زلزله
  • بررسی رابطه بین ارزش ویژه برند وفاداری به برند و رضایت مشتریان
  • فروش شماره موبایل مهندسین عمران ، ساختمان انبوه سازان و پیمانکاران
  • دانلود پروژه مالی رشته حسابداری با موضوع گسترش انفورماتیک
  • دانلود مقاله عوامل بزهکاری جوانان
  • دانلود مقاله لینوکس و نرم افزار های مشابه آن
  • دانلود مقاله مقايسه ي بهداشت رواني دانش آموزان سيگاري و غير سيگاري

ویرگـــ ـــول را به دوستان خود معرفی کنید «« VirgooL.net »» :)