[發明專利]人體局域網的改進

有效

• 申請號: 201080010663.1
• 申請日: 2010-02-01
• 公開（公告）號: CN102342136A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 賽義德·阿貝迪
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H04W4/22
• 分類號: H04W4/22;H04W84/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠;賈萌

技術領域

本發明涉及包括個人局域網的無線傳感器網絡，尤其、但不排它地涉及包括布置在人體或者動物體上、人體或者動物體周圍或者植入人體或動物體中的無線通信傳感器的身體局域網。

背景技術

已經提出了各種類型的無線傳感器網絡。其中，所謂的身體局域網或者BAN是用于在相對短的距離上傳輸信息的無線個人局域網(WPAN)的示例。與無線局域網(WLAN)不同，經由WPAN實施的連接包含非常少的基礎設施或者不包含基礎設施。這種特征允許針對寬范圍的設備實現小型、電源效率高、廉價的解決方案。使用傳感器來監視一個或更多患者的狀態的醫療BAN(MBAN)的可能性特別令人關注。主要利用用于將感測的數據饋送到數據接收器(data?sink)的BAN是無線傳感器網絡(WSN)的示例；然而，也可能在MBAN中包括諸如致動器的更多有源設備。

IEEE標準802.15.4針對低數據速率WPAN定義了物理層(PHY)和介質存取控制(MAC)子層規范。IEEE?802.15.4與用于更高數據速率的WPAN的標準IEEE?802.15.3具有一些相似性。文檔IEEE?Std?802.15.4-2006和IEEE?Std?802.15.3-2003的全部內容通過引用包含于此。

在IEEE?802.15.4中設想的類型的WPAN適合于諸如工業監視的應用，但是不提供MBAN所需的種類的數據可靠性。在醫療應用中，需要在提高可靠性和處理自動化并且減少人為誤差的同時，降低與人力相關聯的成本。傳感器可以提供所需的智能，并且已經在醫療器械中得到廣泛使用。這包括醫院復健護理、家庭護理、重癥監護單元和高級外科手術過程。在醫療應用中使用許多不同類型的傳感器，包括：針對脈搏、溫度等的外部傳感器，與體液接觸的傳感器，在導管中(通過切開術)使用的傳感器，用于外部應用的傳感器，具有無線傳感器的一次性皮膚貼片和可植入傳感器。

在醫院或者醫療區中的每個患者周圍的一個或更多個傳感器的WPAN可以提供多種臨床好處，包括：患者機動性、監視靈活性、將監視擴展到當前未監視的護理區域、臨床錯誤減少和總體監視成本降低。體戴式傳感器(body?worn?sensor)可以包括單個患者身體上的各種傳感器類型。它們需要能夠應用或者從患者的身體快速去除的能力。

按照個體，這種傳感器可能具有低至每個患者1-2kbps的位速率，而按照合計，它們可能需要10kbps的位速率。小至幾米的范圍可能就足夠了。然而，在臨床環境中，醫療WSN應用是任務艱巨的應用。體戴式設備的針對有限的數據損失和有限的等待時間的魯棒無線鏈路、患者的容量和傳感器密度、與其它無線電的共存性、用于多天的連續操作的電池壽命和小形狀因素，都在醫療WSN或者MBAN的要求中。通過利用諸如時域和頻域中的多樣性和誤差控制技術的技術，包括前向誤差校正(FEC)和自適應重復請求(ARQ)、用于傳感器信息速率的低占空因數TDMA和更高效的小型天線，可以滿足這些要求。

因此，正在做出努力來定義目的在于定義特別用于醫療應用的身體局域網的屬性的另一標準IEEE?802.15.6。IEEE?802.15.6的主要要求之一是在醫療應用中涉及的設備在緊急情況下通過無線傳感器網絡主動發送數據時的高可靠性和提高的服務質量(QoS)。因此，業務擁塞管理和數據/鏈路優先次序對于使得無線醫療BAN設備適當地管理QoS以支持醫療緊急通信很重要。當前的諸如IEEE?802.15.3和IEEE?802.15.4的IEEE標準不包括足夠的用于無線醫療BAN/WSN的業務擁塞管理機制。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供了一種在無線傳感器網絡中使用的網絡設備，無線傳感器網絡具有：包括監視一個或更多參數的傳感器的多個網絡設備；以及協調器，協調器能夠通過高優先級鏈路或者低優先級鏈路與多個網絡設備進行通信，其中，網絡設備包括：識別裝置，用于識別網絡設備是否處于緊急狀態；以及響應裝置，響應于緊急狀態的識別，與協調器建立高優先級鏈路。

高優先級鏈路意為：與低優先級鏈路相比，對于網絡資源的分配具有更高優先級的鏈路。其可以是與低優先級鏈路不同的模式或者拓撲，例如在可以的情況下是星形拓撲而不是對等拓撲，和/或是信標模式鏈路而不是非信標模式。高優先級鏈路可能涉及基于TDMA的資源分配方案中的有保證的時隙(GTS)，低優先級鏈路通常沒有這種GTS。