Сверхширокополосные беспроводные сенсорные сети медицинского назначения на основе хаотических радиоимпульсов

• Автор: Рыжов, Антон Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Беспроводные сенсорные сети медицинского назначения
1.1. Введение
1.2. Состояние вопроса
1.3. Беспроводные нательные сети
1.4. Стандартизация
1.5. Выводы
Глава 2. Распространение СШП хаотических радиоимпульсов в условиях медицинского учреиедения
2.1. Введение
2.2. Ослабление узкополосных сигналов диапазона 0,5-10 ГТц в стенах зданий
2.3. Измерение параметров поглощения СШП хаотических радиоимпульсов в стене
2.4. Прохождение СШП хаотических радиоимпульсов через щели в металлических поверхностях
2.5. Распространение СШП хаотических радиоимпульсов вблизи поверхности тела человека
2.6. Выводы
Глава 3. Экспериментальная свсрхширокополосная беспроводная сенсорная сеть медицинского назначения
3.1. Введение
3.2. Теоретическая оценка характеристик СШП сети
3.3. Приемопередатчики на основе СШП хаотических радиоимпульсов

3.4. Компоненты сверхширокополосной беспроводной сенсорной сети медицинского назначения
3.5. Экспериментальное исследование сверхширокополосной беспроводной
сенсорной сети
Выводы
Глава 4. Передача информации меяеду нейроподобными элементами..
Введение
4.1. Модель коммуникационной системы
4.2. Нейрон как передатчик
4.3. Нейрон как приёмник
4.4. Передача информации между нейроподобными элементами с использованием сверхширокополосных прямохаотических приёмопередатчиков
Выводы
Заключение
Список литературы
Введение
Бурное развитие беспроводных инфокоммуникационных технологий, ставит новые, порой нетрадиционные вопросы перед современной радиофизикой, включающие создание, исследование и использование новых типов сигналов и методов их обработки, разработка и развитие радиосистем малого радиуса действия, исследования в области многоэлементных беспроводных сетей, в том числе беспроводных сенсорных сетей (БСС).
Кроме исследований, связанных с созданием аппаратной части радиосредств и беспроводных сетей, важнейшее значение приобретают программные средства, обеспечивающие устойчивое автономное функционирование многоэлементных беспроводных (сенсорных) сетей, включая вопросы их самоконфигурации, самосборки, самодиагностики и самовосстановления при изменении внешних условий или выходе из строя отдельных узлов сети.
В данной диссертационной работе затрагиваются перечисленные вопросы, но основное внимание уделяется БСС, использующим в качестве носителя информации сверхширокополосные (СШП) хаотические радиоимпульсы. В процессе исследований определяются требования к радиосистемам малого радиуса действия, составляющим аппаратную основу разрабатываемых и исследуемых в работе БСС медицинского назначения.
БСС представляют собой совокупность малопотребляющих, сравнительно недорогих и компактных устройств, часть из которых (возможно, и все) снабжены сенсорами или другими источниками информации, которые включены в некоторое физическое окружение и объединены посредством радиоканала. Область покрытия подобной сети может составлять от нескольких квадратных метров до нескольких квадратных километров за счет возможности ретрансляции сообщений от одного элемента сети к другому.

10 м в топологиях «дерево» и «ячеистая сеть»). Одной из проблем, ограничивающих эффективность медицинских БСС на основе стандартных узкополосных средств беспроводной связи, оказывается скорость передачи данных. При работе с небольшими потоками данных (до 1-2 кбит/с на сенсорном узле), и числе узлов менее 10, сбоев при передаче информации не наблюдалось. Когда же проводились эксперименты с более высокими потоками данных (более 3 кбит/с на сенсорный узел), при количестве узлов более 7-10, сети переставали работать стабильно.
Другие проблемы, связанные с использованием БСС на основе узкополосных сигналов в системах автоматизированного мониторинга состояния пациентов, затрагивают вопросы электромагнитной совместимости с электронной медицинской аппаратурой, обеспечения надёжной передачи данных, экологической безопасности, конфиденциальности собираемых и передаваемых данных.
Беспроводные сенсорные сети медицинского назначения, рассмотренные в этой части работы, представляют собой крупномасштабные сети с дальностью связи между узлами до нескольких десятков метров (далее будем называть их магистральными сетями), позволяющие осуществить сбор полезных данных от множества пациентов, находящихся под наблюдением врачей. Развитие технологии (в первую очередь, в области миниатюризации электронных компонентов и технологии производства) и исследование вопросов применения беспроводных средств связи в медицине привели к образованию нового класса сенсорных сетей - беспроводных нательных сетей (БНС). Эти сети, в отличие от вышеупомянутых, имеют меньший радиус действия (несколько метров), задачей которых является сбор данных от одного пациента, у которого находятся несколько различных датчиков, входящих в состав БНС. При этом система мониторинга пациентов, разворачиваемая в больнице, может включать в себя как магистральные сети, так и нательные сети.
Далее будет подробнее рассмотрен класс беспроводных нательных сетей.