能量有效與信息安全的無線體域網設計及系統(tǒng)實現.pdf

1、隨著中國社會老齡化加劇，醫(yī)療資源供不應求的局面越來越嚴重，傳統(tǒng)的醫(yī)院、療養(yǎng)院等醫(yī)療資源已經不能滿足就醫(yī)的需求。隨著無線技術的發(fā)展，體域網作為一種新的健康、診療模式已經登上歷史舞臺。體域網中數據傳輸的有效性（Effectiveness）和安全性（Security）一直受到研究學者們的廣泛關注。有效性指的是數據在傳輸過程中能量的消耗要盡可能小，安全性指的是數據傳輸過程不會被竊取從而丟失或者泄露。如何實現有效性和安全性是目前體域網研究中面臨的

2、巨大挑戰(zhàn)。
　　本文針對體域網的三層架構逐層分析，面對各層面中面臨的重要問題，研究了提高體域網有效性和安全性的控制方法和策略，提出了一套有效的、易于實現的技術方案，并最終搭建實驗平臺予以驗證。
　　在數據從傳感器節(jié)點向協(xié)調器發(fā)送的體域網第一層網絡中，我們提出了基于壓縮感知的自適應采樣壓縮方法。本方法可以在傳感器數據稀疏度變化、無線信道不穩(wěn)定的情況下把重構誤差控制在上限以下，以實現臨床有效的指導意義。同時，壓縮率也根據重構質量

3、的情況調整到較低的水平，進一步實現更高的能量有效性。另外，我們優(yōu)化子空間追蹤算法，得出了一種新的重構算法，能夠進一步提高系統(tǒng)的重構質量，得到更高的壓縮率。仿真結果反映了本系統(tǒng)可以在數據稀疏度變化、無線網絡信道變化的條件下，維持重構質量的穩(wěn)定性。
　　在體域網多傳感器向協(xié)調器發(fā)送數據時，針對無線體域網節(jié)點數據率、采樣時間、緩存大小等異構性的特點，設計了一種基于超幀的、星型架構的、TDMA接入方式的低占空比MAC層協(xié)議。該協(xié)議可以提高

4、時隙的利用率，延長傳感器節(jié)點睡眠時間，從而實現能量有效性。該協(xié)議通過優(yōu)先級的設計，把不同數據率和采樣時間的節(jié)點分類，針對不同的類別分配時隙。同時還兼顧傳感器發(fā)現報警的情況。最后搭建了平臺進行實驗。實驗證明，本MAC層協(xié)議可以有效的提高帶寬利用率，提高能耗的有效性。
　　在體域網云平臺層，以基于可信機構的隱私保護架構為基礎，設計了一種緊急情況調度系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過多維區(qū)域查詢技術和雙線性配對方法準確的檢測數病人用戶中加密的緊急報警信號