基于人體局域網與物聯網聯結應用技術研究

摘 要：近年來，隨著微電子技術的發展，可穿戴、可植入、可侵入的服務于人的健康監護設備已經出現：如穿戴于指尖的血氧傳感器、腕表型血糖傳感器、腕表型睡眠品質測量器、睡眠生理檢查器、可植入型身份識別組件等。假如沒有BAN，這些傳感器和促動器則都只能獨立工作，要自帶各自的通信部件，因此通信資源不能有效利用。在BAN系統中，人體各個位置的傳感器可以依靠連接至手機實現長期可靠的動態健康監測，方便進行管理并在緊急情況發生時可以快速的開啟應急計劃。可見，人體局域網和物聯網在技術上有著天然的結合點。

關鍵詞：人體局域網；物聯網

中圖分類號：F224 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

物聯網也稱為傳感網，是指將各種信息傳感設備，與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。物聯網被認為是繼計算機、互聯網、移動通信之后的新一輪信息技術革命，是信息技術領域未來競爭的制高點和產業升級的核心驅動力。隨著信息采集和智能計算技術的迅速發展和互連網與移動通信網的廣泛應用，大規模發展物聯網和相關產業的時機日趨成熟，歐美等發達國家將物聯網作為未來發展的重要領域。我國早在十年前就開始了物聯網的相關研究，突破了一些關鍵技術，形成了一定的產業規模，并在國際標準制定中取得了一定的話語權，物聯網的示范應用也初步展開。

生物識別被評為21世紀十大高科技之一。作為生物識別技術之一的人體通信技術，早在1996年，IBM就率先向外界公開了人體通信技術。現在，以人體皮膚表面做數據總線的HAN（Human Area Network人體局域網）技術在國外研究已經逐步走向商業應用。日本已經研制出用皮膚做數據總線，而且可以在距離皮膚20CM進行通信的技術，在我國也已經起步。其應用范圍主要有遠程醫療、數字化情報人員、安全自動通信、身份認證等。

一、無線人體局域網

人體局域網（BAN，Body Area Network）通常被看作是應對醫療保健費用劇增以及醫療服務提供商匱乏的一種解決方案，無線標準組織和IEEE都在研發BAN技術。傳感器將采集到的信息通過無線方式發送給終端一個外部處理器。之后，處理器通過傳統數據網絡（例如：以太網、Wi-Fi或者GSM），將所有信息實時地發送給指定的服務器。BAN使用的傳感器一般會要求指定其重要參數的精度，低功耗信號處理的水平，并要求具備無線連接功能。BAN的特點是易配置、低成本、超低功耗和高可靠的傳感器系統。它的包裝和工作運行必須是無菌的，以用于人體周圍或者內部。另外，無線通信必須足夠健壯，以經受各種環境的RF干擾，例如：Wi-Fi網絡、微波爐和無繩電話等。

BAN的設計應該滿足以下條件：

（1）低功耗與低流耗。電池使用時間是BAN節點設計所必須考慮的。

（2）高可靠性。系統必須要能夠提供足夠高的數據準確性和可靠性。

（3）安全性高。BAN節點必須有足夠的安全措施，以保護患者個人隱私和防止黑客入侵。

RedTacton技術是人體局域網技術中的一種無線傳輸技術，完成通過人體的皮膚傳輸數據。RedTacton采用的是弱電場技術，因此佩帶或植入人體的RedTacton發送器在人體表面產生很弱的電場，把人體皮膚作為數據傳輸的通道和媒介。

為了開發出一種適合BAN應用的低功耗器件優化型通信標準，IEEE開發了IEEE802.15.6標準。相比現有標準，IEEE IEEE802.15.6擁有許多優勢。它側重于短距離，低成本，低功耗和低實施復雜度。IEEE802.15.6標準對物理層（PHY層），媒體訪問層（MAC層）控制協議和安全層進行了定義。

IEEE802.15.6組成：一個PHY層和一個公共MAC及安全層組成。

PHY層：分為三個頻帶，目的是滿足應用的不同數據速率要求：窄頻帶，超寬頻帶和人體通信頻帶。它的目標通信距離為3米，支持100kbit/s到1Mbit/s之間的各種數據速率，最大耗電量為3mA。

二、物聯網建模

物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。

首先，它是各種感知技術的廣泛應用。物聯網上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環境信息，不斷更新數據。

其次，它是一種建立在互聯網上的泛在網絡。物聯網技術的重要基礎和核心仍舊是互聯網，通過各種有線和無線網絡與互聯網融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去。在物聯網上的傳感器定時采集的信息需要通過網絡傳輸，由于其數量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數據的正確性和及時性，必須適應各種異構網絡和協議。

還有，物聯網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。物聯網將傳感器和智能處理相結合，利用云計算、模式識別等各種智能技術，擴充其應用領域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數據，以適應不同用戶的不同需求，發現新的應用領域和應用模式。

三、結束語

物聯網是有多項信息技術融合而成的新型技術體系，作為連接物---物關系的網絡，囊括了多種網絡，在通信技術和無線傳感網絡中有關鍵性的作用。把人體局域網和物聯網相結合有著重要的現實意義。

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[作者簡介]劉陳（1983.04-），男，四川南充人，講師，教育碩士，研究方向：物聯網應用技術。

[基金項目]重慶市教委科學技術研究項目（項目編號：KJ12350）。