Sieci radiowe działające w bezpośrednim otoczeniu ciała człowieka

• Autorzy: Hausman S. , Januszkiewicz Ł.

Warianty tytułu

EN

Wireless Body Area Networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwój mikroelektroniki i radiokomunikacji doprowadził do upowszechniania się bezprzewodowej łączności osobistej. Szacuje się, że w 2014 r. liczba terminali w sieciach komórkowych przekroczyła 7 miliardów, czyli jest zbliżona do populacji Żerni. Jednym z zarysowujących się trendów jest wykonywanie jeszcze bardziej zminiaturyzowanych urządzeń, które mogą tworzyć radiowe sieci funkcjonujące w najbliższym otoczeniu ciała człowieka. Takie sieci po wyposażeniu w różnego rodzaju czujniki mogą być wykorzystywane w medycynie oraz przyczyniać się do zwiększania bezpieczeństwa ludzi pracujących w niebezpiecznych warunkach. W artykule dokonano przeglądu wybranych zagadnień dotyczących techniki modelowania i projektowania bezprzewodowych sieci radiowych działających w pobliżu ciała człowieka, koncentrując się na aspektach, które wynikają głównie z własnych doświadczeń autorów. Scharakteryzowano wybrane problemy badawcze, w szczególności dotyczące modeli kanałów radiowych, anten nasobnych, fizycznych i numerycznych modeli ciała człowieka.

EN

Owing to the miniaturisation of electronic systems and devices a tremendous progress in wireless Communications has been observed in recent years. In 2014 the number of cellular phones and smartphones has reached 7 billion, which is comparable to the world population. One of the emerging trends is the development of miniature wireless sensor nodes which can operate in the direct vicinity of the human body e.g. be embedded in clothes or implanted. These nodes, operating as a network, can be used to monitor physiological parameters of people for medical purposes or to protect people working in hazardous conditions. In the paper selected research problems of wireless body area networks (WBAN) are discussed, such as numerical and physical phantoms, wearable antennas and indoor WBAN channel models. Future development trends are outlined.

Słowa kluczowe

PL

bezprzewodowe sieci sensorów; numeryczne fantomy ciała; fizyczne fantomy ciała; anteny noszone; WBAN

EN

Body Area Networks; body phantoms; on-body sensor network; wearable antennas

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 143--150
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz., rys.

Twórcy

autor

Hausman S.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki

autor

Januszkiewicz Ł.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki

Bibliografia

• [1] Zimmerman T.G.: Personal Area Networks (PAN): Near-Field Intra-Body Communication, IBM Systems Journal 35, No. 3&4,1996
• [2] Astrin A.W., LJ H., Kohno R.: Standardization for Body Area Networks; IEICE
• [3] IEEE802.15.6 Website, http://www.ieee802.org/15/pub/TG6.html, 2012
• [4] Astrin A. et al.: IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Part 15.6: Wireless Body Area Networks: IEEE Std. 802.15.6-2012, February2012
• [5] Zhen B., Patel M., Lee S., Won E., Astrin A.: TG6 Technical Requirements Document (TRD) ID: 802.15-08-0644, IEEE submission, September 2008. Transactions on Communications, vol. E92-B, 2009
• [6] Hali RS., Hao Y.: Antennas and Propagation for Body-Centric Wireless Communications, Second Edition, Artech House 2012
• [7] Fort A., Ryckaert J., Desset C., Donnay S.: Ultra wide-band body area channel model, 12th Wireless World Research Forum (WWRF), November 2004
• [8] Sani A., Zhao Y, Alomainy A., Yang Hao, Parini C.: Modelling of propagation and interaction between body-mounted antennas, and the modelling of Body-Centric, context aware application scenarios, Antennas and Propagation for Body-Centric Wireless Communications, 2009
• [9] Januszkiewicz L, Hausman S., Wasilewski R: Łącze radiowe o popra¬wionych parametrach działające w pobliżu ciała człowieka, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne 2011 R.84 nr 8-9. ISSN: 1230-3496
• [10] Sani A., Yan Zhao, Alomainy A., Yang Hao, Parini C.:. Modelling of propagation and interaction between body-mounted antennas, and the modelling of Body-Centric, context aware application scenarios. Antennas and Propagation for Body-Centric Wireless Communications, 2009,1-6
• [11] Januszkiewicz L., Hausman S: Symulacje komputerowe łącza radiowego działającego w obrębie ciała człowieka, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, 2010
• [12] Bringuier J., N. and Mittra R.: Electromagnetic Wave Propagation in Body Area Networks Using the Finite-Difference-Time-Domain Method. Sensors, 2012,12
• [13] Fujii K. and Okumura Y: Effect of Earth Ground and Environment on Body-Centric Communications in the MHz Band, Hindawi Publishing Corporation International Journal of Antennas and Propagation, 2012, ArticlelD243191
• [14] Cotton S.L., Scanlon W, Channel G.: Characterization for Single- and Multiple-Antenna Wearable Systems Used for Indoor Body-to-Body, Communications, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2009, 57, no. 4
• [15] Mackowiak M. and CorreiaLM: Towards a Radio Channel Model for Off-Body Communications in a Multipath Environment. Proceedings of 18th European Wireless Conference, Poznań, Poland, April 2012
• [16] Oliveira C., Mackowiak, M., Correia L.M.: Modelling on- and off-Body Channels in Body Area Networks. Proceedings of International Microwave and Optoelectronics Conference, Rio de Janeiro, Brazil, August 2013
• [17] Gupta A., Abhayapala T.D.: Body Area Networks: Radio Channel Modelling and Propagation Characteristics. Communications Theory Workshop, 2008, AusCTW2008
• [18] XFDTD 7.3 Reference Manual, Remcom Inc., State College, PA USA
• [19] Wilson R.: Propagation Losses Through Common Building Materials 2.4 GHz vs 5 GHz Reflection and Transmission Losses Through Com¬mon Building Materials, Magis Networks, Inc. 2002
• [20 Ryckaert J., De Doncker R, Meys R., de Le A. Hoye, Donnay S.: Channel model for wireless communication around human body, Electronics Letters 29th April 2004 Vol. 40 No. 9
• [21] Smith D.B., Miniutti D., Lamahewa T.A., Hanlen L.W.: Propagation Models for Body-Area Networks: A Survey and New Outlook, Antennas and Propagation Magazine, IEEE, vol.55, no.5, Oct. 2013
• [22] Gabriel C.: Compilation of the dielectric properties of body tissues at RF and microwave frequencies, Brooks Air Force Base, Texas (USA), Tech. Rep. Report N.AL/OE-TR-, June 1996
• [23] Johansson J.: Wireless Communication with Medical Implants: Antennas and Propagation, Ph.D. dissertation, Lund University, Lund, June 2004
• [24] Miry C., Gillard R., Loison R.: An application of the multi-level DG-FDTD to the analysis of the transmission between a dipole in free-space and an implanted antenna in a simplified body model with various positions, Antennas and Propagation, 2009. EuCAP 2009. 3rd European Conference on, 23-27 March 2009
• [25] DissanayakeT, Esselle K.P., Yuce M.R.: Dielectric Loaded Impedance Matching for Wideband Implanted Antennas, Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , vol.57, no.10, Oct. 2009
• [26] Nikita K.S., Stamatakos G.S., Uzunoglu N.K., Karafotias A.: Analysis of the interaction between a layered spherical human head model and a finite-length dipole, Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on , vol.48, no.11, Nov. 2000
• [27] Januszkiewicz Ł., Hausman S.: Simplified Human Body Models for Body Area Network Simulation and Measurement, ISEF 2013 - XVI Internatio¬nal Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering, Conference Proceedings on USB
• [28] Dierck A.: Review of active textile antenna co-design and optimalization strategies, IEEE International Conference on RFID - Technologies and Applications, 2011
• [29] Rais N., Malek F., Ahmad S., Hashim N, Hali R: A Reviewof Wearable Antenna, Loughborough Antennas & Propagation Conference, Loughborough, 2009
• [30] Januszkiewicz Ł, Hausman S., KacprzakT: Przegląd Elektrotechnicz¬ny, nr 6, 2009
• [31] Bayram Y, Zhou Y, Shim B.S., Xu S., Zhu J., Kotew NA, Volakis J.L: E-Textile Conductors and Polymer Composites for Conformal Lightweight Antennas, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 58, nr.8, IEEE, 2010
• [32] Hertleer C., Rogier H., Member S., Vallozzi L., Van Langenhove L: A Textile Antenna for Off-Body Communication Integrated Into Protective Clothing for Firefighters, IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 57, nr.4, IEEE, 2009
• [33] Januszkiewicz L., Hausman S., Kacprzak T, Michalak M., Bliska J., Krucinska l.: Textile body-worn exponentially tapered Vee antenna, Microwaves, Radar and Wireless Communications, 2008. MIKON 2008.17th International Conference, 19-21 May 2008
• [34] Januszkiewicz L, Hausman S., Nowak l., Krucińska l.: Textile vee antenva made with PVD process, ISEF 2013 - XVI International Symposium on Electromagnetic Fields in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering, Conference Proceedings on USB
• [35] New Developments in Biomedical Engineering, ed. Domenico Campolo, ISBN 978-953-7619-57-2, InTech, 2010
• [36] Pervez K., Md.Asdaque H., Kyung Sup K.: Medical Applications of Wireless Body Area Networks, International Journal of Digital Content Technology and its Applications, Volume 3, Number 3, September 2009
• [37] Lasko-Harvill A., Blanchard C., Smithers W., Hawill Y, Coffman A.: From DataGlove to DataSuit, Compcon Spring '88. Thirty-Third IEEE Computer Society International Conference
• [38] Spiegel K., Shipley R: Lightweight Small Arms Technologies, Inter¬national Infantry & Joint Services Small Arms Systems Symposium, National Defense Industrial Association, 21 May, 2008
• [39] Raport WTO 8/2007: http://atplatoon.w.interia.pl/zigbo.html
• [40] Curone D., Dudnik G., Loriga G., Luprano J., Magenes G., Paradiso R., Tognetti A., Bonfiglio A.: Smart Garments for Safety lmprovement of Emergency/Disaster Operatora, Proceedings of the 29th Annual International Conference of the IEEE EMBS 2007
• [41] Oliveira A., Gehin C., Massot B., Ramon C., Dittmar A., McAdams E.: Thermal parameters measurement on fire fighter: lmprovement of the monitoring system, Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC),2010
• [42] Jayaraman S., Kiekens P, Grancaric A.: Intelligent Textiles for Personal Protection and Safety, IOS Press 2006
• [43] http://www.fiercewireless.com/tech/press-releases/cormoran-pro-ject-exploring-ways-improve-oooperation-and-between-wireless-bo (10.05.2014)