Устройство терминала, координатор и способ администрирования чрезвычайного положения

Устройство терминала, координатор и способ администрирования чрезвычайного положения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к системе связи в сети области тела (BAN) и, в частности, к системе и способу для одиночного протокола управления доступом к среде (MAC) для системы связи в BAN, обладающими аспектами механизма восстановления после ошибок, низкого потребления энергии, обработки сообщения о чрезвычайном положении и интеграции.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В сети радиодоступа, устройства связи в сети обычно связываются (друг с другом, и/или с другими устройствами связи), используя радиопередачу, в которой совместно используется одна и та же среда передачи (как правило, окружающая атмосфера). Хотя такие радиопередачи обычно конфигурируются так, чтобы они занимали выделенные или назначенные частотные полосы (также называемые подканалами, и которые могут быть разделены по времени для формирования "участков данных"), спектр радиочастоты, однако, совместно используются при таких передачах.

Термин сеть радиодоступа охватывает беспроводную сеть датчиков (WSN), в которой узлы представляют собой датчики определенного вида, выполненные так, что они, по меньшей мере, действуют, как передатчики (и иногда также действуют, как приемники). Одна специальная форма сети беспроводных датчиков представляет собой, так называемую, сеть области тела или BAN, в которой датчики размещены в одном или больше положениях на или в живых телах с целью мониторинга медицинских параметров или активности организма. Две формы BAN представляют собой MBAN или медицинскую BAN, предназначенную для использования в больницах и в других вариантах применения, имеющих отношение к здоровью, и беспроводную BAN или WBAN, более общее назначение которой также охватывает, например, вопросы безопасности.

Существует необходимость в эффективном по потребляемой энергии и надежном механизме управления доступом к среде (MAC) для сети области тела (BAN) с устройствами, генерирующими трафик множества классов, в котором MAC действует как интерфейс с системой связи, в состав которой входит множество радиоустройств.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

В настоящем изобретении предусмотрено интегрированное управление доступом к среде для обработки разных наборов несвязанных сценариев трафика.

Другая цель изобретения состоит в оптимизации потребления энергии во время операции на основе опроса для механизма управления доступом к среде.

Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить механизм восстановления после ошибки на основе опроса, для достижения требуемой надежности приложения с эффективным потреблением энергии и эффективным использованием затрат.

Кроме этого, другая цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ внутриполосной активизации для медицинских устройств имплантатов в сети области тела.

Еще одна дополнительная цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ обработки медицинского чрезвычайного положения и медицинских событий для устройств-имплантатов по приоритету в сети области тела.

Еще одна, другая цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ доступа к каналу с очень малой мощностью на основании опроса, при одновременной работе множества BAN при связи с медицинскими имплантатами.

Еще одна, другая цель изобретения состоит в том, чтобы обеспечить систему одиночного протокола управления доступом к среде с низким потреблением энергии для системы связи, содержащей множество радиоустройств, и способ для этого.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

В соответствии с аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ для администрирования чрезвычайного события в конечном устройстве (=устройстве терминала). Способ включает в себя этапы, на которых определяют, возникло ли чрезвычайное событие; выбирают канал для передачи сообщения тревоги, указывающего возникновение чрезвычайного события, если возникло чрезвычайное событие; передают сообщение тревоги координатору, используя выбранный канал; определяют, было ли принято ответное сообщение на сообщение тревоги в течение заданного времени; и выполняют операцию, ассоциированную с чрезвычайным событием, если ответное сообщение было принято.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ для администрирования чрезвычайного события в координаторе. Способ включает в себя этапы, на которых передают в устройство сообщение опроса, побуждающее устройство передавать данные координатору; повторно передают сообщение опроса, в случае неудачного приема данных для сообщения опроса; определяют, превышает ли количество повторных передач сообщения опроса заранее заданное максимальное количество повторных передач; переходят в состояние ожидания для приема сообщения тревоги, указывающего возникновение чрезвычайного события, если количество повторных передач сообщения опроса превышает максимальное количество повторных передач; после приема сообщения тревоги, передают сообщение подтверждения в устройство, которое передало сообщение тревоги; и выполняют операцию, ассоциированную с чрезвычайным событием.

В соответствии с дополнительным другим аспектом настоящего изобретения, предложен способ для администрирования чрезвычайного события в координаторе. Способ включает в себя этапы, на которых определяют, была ли детектирована энергия больше или равная заранее заданному порогу, в состоянии ожидания; выбирают канал, путем сканирования каналов после детектирования энергии большей или равной заранее заданному порогу; после детектирования сообщения тревоги, указывающего возникновение чрезвычайного события, передают сообщение подтверждения в устройство, которое передало сообщение тревоги; и обрабатывают чрезвычайное событие.

В соответствии с еще одним, другим аспектом настоящего изобретения, предложен координатор для администрирования чрезвычайного события. Координатор включает в себя детектор энергии для определения, была ли детектирована энергия, большая чем или равная заранее заданному порогу, и инициирует процессор, который находится в состоянии ожидания, после детектирования энергии, большей или равной заранее заданному порогу; и процессор для перехода во включенное состояние, если он был инициирован детектором энергии, и после приема сообщения тревоги, указывающего возникновение чрезвычайного события, передачи сообщение подтверждения в устройство, которое передало сообщение тревоги, и обработки чрезвычайного события.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, обеспечивается координатор для управления чрезвычайным положением. Координатор включает в себя передатчик для передачи в устройство сообщения опроса, побуждающего устройство передавать данные координатору; контроллер для повторной передачи сообщения опроса после неудачного приема данных для сообщения опроса, определяющий, не превышает ли количество повторных передач сообщения опроса заранее заданное максимальное количество повторных передач, и переходящий в состояние ожидания для приема сообщения тревоги, указывающего возникновение чрезвычайного события, если количество повторных передач сообщения опроса превышает максимальное количество повторных передач; и приемник для приема сообщения тревоги. После приема сообщения тревоги контроллер передает сообщение подтверждения в устройство, которое передало сообщение тревоги, посредством передатчика; и выполняет операцию, ассоциированную с чрезвычайным событием.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ

Настоящее изобретение обеспечивает способ для получения доступа к каналу с очень малой мощностью на основании опроса и одновременного управления множеством BAN при связи с медицинскими имплантатами.

Настоящее изобретение обеспечивает интегрированный механизм доступа к каналу, который работает с несвязанными физическими уровнями, которые могут работать в несвязанных полосах частот.

Настоящее изобретение обеспечивает эффективное MAC на основе опроса, которое уменьшает требования к мощности, в частности, для устройств с ограничением по мощности.

Настоящее изобретение обеспечивает способ для обработки чрезвычайных операций, в которых узлы или сетевые узлы могут находиться в режиме экономии энергии, таком, как режим ожидания.

Настоящее изобретение направлено на способ активизации устройств, находящихся в режиме ожидания, для лучшего управления подачей энергии питания.

Настоящее изобретение обеспечивает механизм, который уменьшает ошибки при передаче с помощью эффективного механизма исправления ошибок.

В настоящем изобретении обеспечивается случай, в котором устройства допускаются, на основе договоренностей об уровне обслуживания, в сеть области тела и, дополнительно, к формированию сети.

Настоящее изобретение обеспечивает механизм для одновременной работы множества сетей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показано схематическое представление топологии BAN типа звезда в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 показана схема высокоуровневой архитектуры устройства WBAN в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показан обобщенный формат суперкадра в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4 показан формат суперкадра фиксированной длины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.5 показан формат суперкадра переменной длины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.6 показан примерный формат сообщения EoP в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.7 показан примерный формат сообщения POLL в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.8 показано схематическое представление схемы запланированного опроса с периодом опроса в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.9 показано схематическое представление схемы задержанного опроса в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.10 показаны другие схемы опроса ассоциированные с разными устройствами WBAN в топологии BAN типа звезда в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.11 показано схематическое представление синхронизации состояния ожидания и плана активизации устройства WBAN координатором в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.12 показан примерный процесс повторной передачи данных, иллюстрирующий опрос и конфликт данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.13 показана блок-схема последовательности операций механизма восстановления после ошибки для приложений с высокой скоростью передачи данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.14 показано схематическое представление процесса восстановления после ошибки на основании опроса для одиночной передачи данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.15 показано схематическое представление процесса восстановления после ошибки на основании опроса для блочной передачи данных в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.16 показано схематическое представление топологии BAN типа звезда в чрезвычайном сценарии в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.17 показана схема на системном уровне, иллюстрирующая передатчик и приемник, во время работы координатора, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.18 показана схема на системном уровне, иллюстрирующая передатчик и приемник, когда координатор не работает, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.19 показана блок-схема последовательности операций, представляющая операции на стороне устройства для обработки чрезвычайного положения, когда координатор находится в активном состоянии, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.20 показана блок-схема последовательности операций, представляющая операции на стороне координатора для детектирования чрезвычайного положения, когда координатор находится в состоянии ожидания, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.21 показана блок-схема последовательности операций, представляющая операции на стороне координатора для детектирования чрезвычайного положения, когда координатор находится в состоянии ожидания, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.22 показана блок-схема последовательности операций, представляющая операции на стороне координатора в случае неудачи максимальное количество раз, когда координатор находится в активном состоянии, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.23 показан процесс обработки чрезвычайного положения во время режима ожидания координатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.24 показан процесс обработки чрезвычайного положения во время режима работы и режима бездействия координатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.25 показан процесс обработки чрезвычайного положения во время работы и занятого режима координатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.26 показана блок-схема процесса связи с медицинским имплантатом в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.27 показано схематическое представление топологии BAN типа звезда для связи с медицинским имплантатом в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.28 показана схема перехода состояний устройства WBAN в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.29 показана схема рабочего цикла устройства имплантата в разных каналах в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.30 показана примерная процедура одиночной активизации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.31 показано схематическое представление сеанса передачи данных, представляющее предотвращение взаимной помехи так, что устройство имплантат не активизируется во время сеанса передачи данных, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.32 показана фаза блокировки и активизации в процедуре активизации множества устройств в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.33 показана примерная процедура множественной активизации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.34 показано схематическое представление полезной нагрузки формата кадра сообщения активизации в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.35 показано схематическое представление полезной нагрузки кадра сообщения блокировки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.36 представлена примерная иллюстрация сети с одиночным уровнем MAC и двумя физическими уровнями в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.37 показано примерное представление одиночной структуры кадра MAC с циклом опроса в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.38 показан доступ к каналу с дифференциальной скоростью опроса в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.39 показано примерное представление структуры кадра опроса для связи в теле в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.40 показан доступ к каналу с одной скоростью опроса в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.41 показан протокол MAC с множеством экземпляров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.42 показан протокол MAC с одним экземпляром в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.43 показана одиночная архитектура MAC для имплантата и двойного PHY на теле в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.44 показана блок-схема последовательности операций, представляющая одновременное существование множества сетей имплантатов в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.45 показано схематическое представление, представляющее примерные варианты сохранения энергии в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.46 показана блок-схема последовательности операций примерного способа для микроскопического сохранения энергии, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следует понимать, что этапы способа и компоненты системы были представлены с использованием обычных символов на чертежах, которые представляют только специфичные детали, которые подходят для понимания настоящего раскрытия. Кроме того, детали, которые могут быть очевидными для специалиста в данной области техники, могут здесь не раскрываться. В настоящем раскрытии относительные термины, такие как первый и второй, и т.п., могут использоваться для отличия объекта от другого объекта, без необходимости выражения какой-либо фактической взаимосвязи или порядка между такими объектами.

Настоящее изобретение направлено на способ обработки схемы механизма доступа к каналу, в котором существуют разные схемы трафика канала, такие как приложения с постоянной скоростью битов и низкой скоростью передачи данных, приложения с постоянной скоростью битов и высокой скоростью передачи данных и приложения с высокой скоростью битов и переменной скоростью передачи данных. Схема доступа к каналу помогает обеспечивать совместное использование беспроводного канала для применения с сетях области тела, например, в медицинских вариантах применения и немедицинских сферах применения одновременно. Требования для каждого из этих изменяющихся вариантов применения достаточно различны, и, следовательно, трудно разработать один механизм доступа к каналу в то время, как раскрытая идея обеспечивает интегрированный подход для такой схемы доступа к каналу.

Кроме описанного выше случая, некоторые из медицинских вариантов применения могут иметь высокое требования к надежности, следовательно, механизм доступа к каналу также должен помогать при восстановлении после возникновения ошибок во время беспроводной передачи данных, в случае возникновения какой-либо ошибки, из-за потери принимаемых данных и т.д.

Другое идентифицированное требование к такой категории устройств также направлено на поддержку медицинских сценариев чрезвычайного положения для медицинской сферы применения. Также известен случай внедрения эффективных и более быстрых схем активизации, которые обеспечивают более быстрый отклик для уменьшения потребления энергии, а также для уменьшения времени на отклик.

Настоящее раскрытие направлено на конструкцию механизма доступа к каналу с низкой энергией потребления в беспроводной персональной сети. При управлении доступом к среде, уникально представлены следующие конструкции.

Во-первых, представлен интегрированный механизм управления доступом к среде, который обрабатывает отличающийся набор несвязанных сценариев трафика. Во-вторых, представлена работа механизма управления доступом к среде на основе низкого потребления энергии, что эффективно уменьшает использование батареи. В-третьих, представлен механизм передачи идентифицированных чрезвычайных данных для более быстрой передачи чрезвычайных данных из устройства в устройство-диспетчер или координатор. В-четвертых, представлено более быстрое повторное включение в работу устройства, когда устройство находится в режиме сохранения энергии и находится в состоянии ожидания. В-пятых, представлен механизм одновременного присутствия, когда работают множество пикосетей и совместно используют, во взаимодействии, доступные физические каналы.

В варианте осуществления настоящего изобретения ресурсы, такие как полоса пропускания, не резервируются для службы, работающей в чрезвычайных обстоятельствах, в этом устройстве неизвестно выделение радиочастоты приемника для передачи чрезвычайных данных, и не зарезервирован ресурс для передачи чрезвычайного сообщения. Кроме того, в варианте осуществления настоящего изобретения предложен механизм активизации, и предложен механизм для достижения фиксированного времени опроса.

Настоящее раскрытие, в частности, разработано с учетом специфичных требований компактного и эффективного по потреблению энергии управления доступом к среде для приложений, связанных с построением сетей области тела (BAN).

Перед описанием настоящего раскрытия, будет кратко описана BAN используемая в настоящем раскрытии.

BAN представляет собой относительно новую концепцию, которая проходит стандартизацию. Была проведена работа для формирования стандартов BAN в пределах Bluetooth SIG, Zigbee Alians, но эти стандарты хорошо установлены и применяются в достаточно большом количестве устройств. Существующие стандарты, такие как Bluetooth SIG и Zigbee Alians направлены на аспекты, связанные с одной моделью использования узлов BAN, которые можно носить на теле. В настоящее время рабочая группа 802.15 IEEE призвала к созданию нового механизма, который обеспечивал бы стандартизацию формирования сети области тела. Новая стандартизация не фокусируется на развитии физического уровня (PHY) и уровня управления доступом к среде, которые будут работать непосредственно с условиями канала, которые являются специфичными для тела человека.

Таким образом, раскрытая идея для MAC, в частности, разработана с учетом таких аспектов, как потребление энергии, более быстрое выполнение чрезвычайной операции, эффективный по потреблению энергии механизм активизации, механизм восстановления после возникновения ошибки, не говоря уже о независимости от какой-либо специфичной конструкции физического уровня и также об уникальности идеи, которая заложена в аспекте решения способа интегрирования механизма доступа к каналу, где физический уровень может быть несвязным.

Уменьшение потребления энергии на уровне MAC также представляет собой конструктивный критерий, учитывающий соотношение размеров, а также резервную батарею, доступную в устройствах. Диапазон применения BAN от медицинских до немедицинских и развлекательных приложений, и их конструкция учитывают распространенный способ решения таких приложений на основе интегрированного подхода. Также бывают случаи, когда чрезвычайные данные требуется обрабатывать, учитывая жизненно важные аспекты приложений создания сетей на теле, и обработка таких чрезвычайных данных также обеспечивается в данном раскрытии.

Из-за частого возникновения ошибок в беспроводных каналах, они являются ненадежными. Важно разработать лучшие способы обработки или уменьшения ошибок, в частности, для BAN, учитывая медицинские сценарии. Обработка и уменьшение ошибок также уникальным образом спроектированы и представлены в настоящем раскрытии.

MAC на основе опроса был предложен в других стандартах, таких как 802.11 режим PCF и 802.16. Однако первичное требование будущего стандарта 802.15.6 состоит в сохранении энергии и обеспечении требований по задержке и надежности. Конструктивная парадигма для сети с ограничением мощности является другой. Первичная задача конструкции состоит в уменьшении потребления энергии при одновременном удовлетворении требований по качеству обслуживания (QoS) для разных трафиков. Оптимизированный по мощности механизм опроса предложен в настоящем раскрытии для сетей с ограничением энергии, таких как 802.15 TG6. Предложенные в настоящем раскрытии способы отличаются от предшествующего уровня техники следующим.

Во-первых, они отличаются одиночной архитектурой MAC, в которой множество приемопередатчиков одновременно совместно используют механизм доступа к каналу, и механизм доступа к каналу представляет собой механизм опроса. Во-вторых, В отличие от устройств по стандартам 802.11 и 802.16, устройство 802.15 TG6 - BAN генерирует трафик, специфичный для одного конкретного приложения. Специализированные для приложения устройства 802.15 TG6 могут переходить в режим ожидания непосредственно после окончания операции передачи данных и становиться активными перед моментом времени следующей передачи данных. Такая особенность позволяет устройствам 802.15 TG6 сохранять энергию и одновременно удовлетворять требованиям QoS. В-третьих, в существующих механизмах автоматического запроса на повторную передачу (ARQ) или восстановление после ошибки, устройство может немедленно повторно передать данные с сообщением опроса после потери данных, без необходимости выполнения процесса обеспечения ресурса и уведомления с определенным временем задержки, как и в предшествующем уровне техники, для повторной передачи потерянных данных.

Новый механизм ARQ, управляемый приемником, должен применяться для сетей со следующими ограничениями: ограничение, состоящее в том, что конкуренция не является предпочтительной, из-за потребления энергии и асимметричных установок канала, и ограничение, состоящее в том, что устройство не может инициировать передачу данных из-за правил Федеральной комиссии по связи (FCC, ФКС) и постановлений по конкретному использованию полосы, таких как MICS.

В-четвертых, настоящее раскрытие позволяет удовлетворить специфичные требования QoS для чрезвычайных данных, когда приемник находится в режиме ожидания, и рабочие циклы в канале неизвестны отправителю, и когда приемник находится в активном режиме, и отправитель не имеет информации о рабочем канале приемника.

В-пятых, существующие решения могут не решать проблему множественной активизаций в системе связи имплантата. Существующий механизм активизации для одиночного устройства имплантата может повторяться множество раз для активизации множества устройств имплантатов. Однако это может привести к недопустимой задержке активизации для устройств имплантатов и большой доли служебных сигналов. Предложен способ для активизации множества устройств имплантатов для системы, содержащей множество устройств имплантатов и внешний координатор, для уменьшения, таким образом, задержки при активизации в наихудшем случае. Решение активизации внутри полосы также имеет дополнительное преимущество, состоящее в использовании одного радиоустройства и низкой стоимости.

В-шестых, механизм одновременного существования предложен для одновременной работы множества пикосетей. В механизме одновременного существования пикосети представляют собой вторичных пользователей, для организации собственного канала требуется Listen Before Talk (LBT, прослушивание перед обменом информацией) или Adaptive Frequency Agility (AFA, Адаптивная быстрая перестройка частоты) + LBT для обладания каналом, конечные устройства не могут инициировать передачу данных, мощность передачи ограничена, и определение канала является асимметричным.

В-седьмых, предложен способ эффективного по мощности механизма опроса, для удовлетворения разных наборов требований QoS для разных классов трафика, где один класс устройств имеет следующие ограничения. LBT или AFA + LBT требуется для собственного канала, и конечные устройства не могут инициировать передачу данных, передача энергии ограничена, и определение канала является асимметричным. Другой класс устройств имеет следующие свойства: низкая и постоянная скорость прибытия. Еще один класс устройств имеет следующие свойства: высокая и постоянная скорость прибытия и высокая, и переменная скорость прибытия.

Настоящее изобретение обеспечивает интегрированное управление доступом к среде для обработки разных наборов несвязанных сценариев трафика. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ и систему для оптимизации потребления энергии во время операции на основе опроса механизма управления доступом к среде. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает механизм восстановления после ошибки на основе опроса, для достижения требуемой надежности приложения с эффективным использованием энергии и при эффективных затратах.

Настоящее изобретение обеспечивает способ внутриполосной активизации для медицинских устройств имплантатов в сети области тела. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ для обработки медицинского чрезвычайного положения и медицинских событий для устройств имплантатов, на основе приоритета, в сети области тела. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ для оценки основанного на опросе канала с очень низким потреблением энергии и одновременной работы множества BAN при связи с медицинскими имплантатами.

СПОСОБ 1

Настоящее изобретение направлено на способ, который выполняет схему механизма доступа к каналу, где существуют разные типы трафика, такие как приложения с постоянной скоростью передачи битов и низкой скоростью передачи данных, приложения с постоянной скоростью передачи битов и высокой скоростью передачи данных, и приложения с высокой скоростью передачи битов и переменной скоростью передачи данных. Такой механизм доступа к каналу помогает при обеспечении совместного использования беспроводного канала для приложений, формирующих сети области тела, таких, как медицинские и немедицинские приложения, одновременно. Требования для каждого из этих изменяющихся приложений достаточно разнородны, и, следовательно, трудно разработать единственный механизм доступа к каналу.

Для удовлетворения требований к приложению, вычислительная сеть на теле (BAN) в соответствии с IEEE 802.15 TG6 может работать в топологии типа звезда или в топологии типа расширенная звезда. Изобретение основано на топологии типа звезда; однако, предложенное решение имеет объем, который расширяется до топологии типа расширенная звезда в будущем.

Как показано на фиг.1, в топологии типа звезда в соответствии с настоящим изобретением, сеанс связи устанавливается между конечным устройством и координатором BAN. BAN рассматривается как случай использования для поддержки вариантов осуществления настоящего раскрытия. Направленность BAN может быть в широком смысле разделена на два типа категорий, то есть, связь с имплантатом и связь по телу. Связь с имплантатом поддерживает обслуживание медицинских приложений, а связь по телу поддерживает обслуживание, как медицинских, так и немедицинских приложений.

Для связи по телу, как координатор, так и устройство, могут инициировать или прекращать связь. Кроме того, координатор может направлять данные от одного устройства в другое устройство. В трафике BAN, в основном, доминирует трафик по восходящей линии связи, когда устройство (датчик, закрепленный на теле) генерирует и передает данные координатору. Однако координатор может передавать любые данные, специфичные для приложения, в устройство тогда и когда это требуется.

В настоящем изобретении предполагается, что как на фиг.1, топология выполнена в виде звезды или расширенной звезды для относительно простых и надежных стандартов. Сеанс связи устанавливается между конечным устройством и координатором BAN.

Согласно фиг.1, в настоящем изобретении предложена рабочая схема для персональных услуг связи, называемая сетью области тела (BAN) для медицинских услуг или услуг развлечения. Кроме того, в настоящем изобретении предложен способ доступа к ресурсу на основе опроса для оптимизации потребления энергии. Кроме того, в настоящем изобретении предложен способ коррекции ошибки на основе опроса, эффективный по затратам энергии и стоимости. Кроме того, учитывая способ доступа к ресурсу, в настоящем изобретении обеспечивается способ внутриполосной активизации, способ для обработки чрезвычайных сигналов и способ для обеспечения работы множества пикосетей BAN одновременно, для медицинского оборудования, имплантированного в теле.

На фиг.2 иллюстрируется архитектура устройства WBAN. Устройство IEEE 802.15 TG6 может содержать PHY1 20 или PHY2 22 или одновременно PHY1 20 и PHY2 22, которые содержат приемопередатчик для передачи и приема сигналов. Приемопередатчик PHY1 работает в полосе частот, пригодной для связи с имплантатом, и приемопередатчик PHY2 работает в полосе частот, пригодной для связи по телу. Устройство IEEE 802.15 TG6 также содержит уровень 24 MAC и уровень 26 LLC для доступа к каналу выбранной частотной полосы для всех видов передачи данных.

BAN может поддерживать один или множество PHY. Возможные PHY могут включать в себя MICS, ISM, UWB и т.д. Когда используется множество PHY, обычно они используют разные полосы, но может потребоваться обеспечить работу в одной полосе в соответствии с требованиями приложений.

Требуется разработать одиночный MAC, для которого требуется поддержка передачи данных в полосе связи имплантата и в полосе связи по телу, и требуется удовлетворить функциональные требования, предъявляемые как к связи с имплантатом, так и к связи по телу. Одна архитектура MAC устройства с двумя разными физическими структурами приемопередатчиков показана на фиг.2.

Сеть генерирует пять разных типов трафика с разным набором требований QoS, как отмечено в Таблице 1.

Таблица 1
Класс	Описание	Требования к рабочим характеристикам	Пример приложения	Физический уровень
T0	Трафик с очень низкой скоростью передачи данных при CBR	Очень низкое потребление энергии Надежность	Кардио-стимулятор	PHY 1
T1	Трафик с низкой скоростью передачи данных при CBR	Низкое потребление энергии Задержка пакета, требуемого приложением, например на 125 мс для мониторинга пациентаПоддержка большого количества устройств	ECG Применение для занятий фитнесом	PHY 2
T2	Трафик с высокой скоростью передачи данных при CBR	Низкое потребление энергии Задержка пакета	EMG	PHY 2
T3	Трафик с VBR	Задержка и нарушение синхронизацииМаксимизация степени использования полосы пропусканияЭффективность потребления энергии является не обязательной	Передача мультимедий-ных данных в режиме реального времени	PHY 2
T4	Наилучший из возможных трафик	Использование полосы пропускания	Передача файла журнала регистрации	PHY 2

Функциональное описание MAC представляет собой следующее. Предложенный MAC для сети области тела представляет собой смесь механизмов свободного доступа к каналам на основе конкуренции и без конкуренции, для использования преимущества их обоих одновременно. Временная шкала разделена на множество суперкадров, причем каждый суперкадр состоит из участка для механизмов доступа на основе конкуренции и без конкуренции. Изобретение, в частности, относиться к каналу доступа без конкуренции на основе опроса. Детали доступа на основе конкуренции предусмотрены ради полноты протокола MAC.

Структура суперкадра показана на фиг.3-5. В суперкадре временной интервал, установленный координатором, разделяют на множество частей, для того, чтобы способствовать выполнению различных способов доступа к каналу для сетевых устройств. Длительность суперкадра (SD, ДС) определяет координатор, для удовлетворения требований к связи всех подключенных к сети устройств. Суперкадр разделяют на четыре основные части, как показано на фиг.3, представляющей структуру обобщенного суперкадра, содержащего все части.

Основанный на опросе способ доступа к ресурсу и коррекции ошибок будет описан ниже со ссылкой на фиг.3-5.

Принимая, что способ доступа к ресурсу на основе конкуренции и способ доступа к ресурсу без конкуренции, оба находятся в одном суперкадре, настоящее изобретение, в основном, предлагает порядок этих двух способов и способа на основе опроса в период отсутствия конкуренции.

Как показано на фиг.3, период опроса (PP) используется координатором для обеспечения доступа к каналу на основе опроса к сетевым устройствам, путем опроса