基于人體局域網與物聯網相聯結理論研究

劉陳 劉雪峰

引言：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。

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，隨著人體局域網技術和物聯網技術的迅速發展，使這兩種技術的有效結合，以更大發揮這兩大技術的作用成為可能。該研究課題的目的就是要研究這兩種技術的科學聯結方法，解決這兩種技術聯結的核心技術問題，提出解決方案，這兩技術的結合，將會對IT行業產生較大的影響，對于物聯網技術應用拓展和人體局域網的廣泛應用提供技術支撐。

一、研究方法：理論研究與實驗驗證

二、算法研究

物聯網的相關技術涉及到多種領域，在不同的行業其技術往往具有的應用需求和技術形態[1]。

其中，感知層負責物理世界的數據信息感知，通過RFID終端或感知節點對現實世界的信息進行采集。

網絡層負責解決感知層獲得數據的傳輸問題，并向上層提供服務。

應用層負責處理信息和人機界面管理。，通過對感知數據的分析和處理，為用戶提供應用接口和支持服務。現有的典型應用如物流監控[2][3]，資產統計[4]，智能家居[5]，遠程抄表[6]等。

假設通信信道共有N個相互獨立的信道，設X和Y是相互獨立且均值為0，方差為 的高斯隨機變量，則接受端的信號可以表示為：

Z=Xi+Y （1）

其中，X和Y的聯合概率密度函數為：

（2）

設信號的相位為 ，幅度為 ，根據公式（2）可得相位和幅度的邊緣概率密度函數為：

（3）

利用公式（3）計算出接收到信號量大小的平均值為：

（4）

其中， 為模型修正系數。

本文對信號強度和誤碼率之間關系做了實驗，圖1所示的是信號在不同的強度下經過信道的誤碼率。可以看出隨著信號強度的增加誤碼率逐漸降低。

BAN協議中要求信道中的傳碼準確率較高，從圖1中可以得出，只要信號強度足夠大，可以滿足BAN協議中的要求的。

三、結論：對研究的通信協議進行仿真，成功后再進行實際設備實驗。首先對人體局域網信息中心的通信進行仿真試驗，成功后再進行實體設備試驗；試驗通過再進行相應的數據格式轉換，進行接入物聯網試驗。可行性分析：已經做過基礎的通信試驗，通信成功。

參考文獻

[1]劉強，崔莉，陳海明.物聯網關鍵技術與應用，計算機科學，2010，3（6）.

[15]Tae-Hong Shin，Sangyoon China，Su-Won Yoon，A service-oriented Integrated information framework for RFID/WSN-based intelligent construction supply chain management，Automation in Construction，2011，20（6）：706-715.

[2]戴定一，物聯網與智能物流，中國物流與采購，2010，（08）：34-36.

[3]Detlef Zuehlkea，SmartFactory-Towards a factory-of-things，Annual Reviews in Control，2010，34（1）：129-138.

[4]談誠，彭碧琛，薛原.基于SOC8200工業板的智能家居完全網關的實現，武漢大學學報，2010，（05）：672-676.

[5]李開成，潘蘭蘭，劉彬等，無線通信實現遠程抄表的技術研究，電氣自動化，2005，（01）：41-42.

（作者單位：重慶工程學院）

項目

重慶市教委科學技術研究項目項目編號：KJ12350。