基于6LoWPAN無(wú)線傳感網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

桂兵 曾碧

（廣東工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院）

基于6LoWPAN無(wú)線傳感網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

桂兵 曾碧

（廣東工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院）

提出基于6LoWPAN無(wú)線傳感網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，采用分層結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分為病人生理數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)3類(lèi)。采用6LoWPAN技術(shù)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可方便地接入IPv6互聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)本系統(tǒng)，醫(yī)護(hù)人員可在本地或遠(yuǎn)程獲取病人的生理數(shù)據(jù)，為病人提供便捷的醫(yī)療服務(wù)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以滿足醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的需求。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；醫(yī)療監(jiān)護(hù)；分層結(jié)構(gòu)；低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議；6LoWPAN

0 引言

隨著信息化程度的不斷提高以及我國(guó)人口逐步進(jìn)入老年化，醫(yī)療監(jiān)控服務(wù)逐漸進(jìn)入人們的視線，使醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)療效率得到提升。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network，WSN）[1-3]可通過(guò)廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組建網(wǎng)絡(luò)，將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)給匯聚節(jié)點(diǎn)，為無(wú)線醫(yī)療提供一種廉價(jià)的解決方案[4-5]。IPv6以其地址資源豐富、地址自動(dòng)配置、安全性高等特點(diǎn)，將取代IPv4成為下一代網(wǎng)絡(luò)層的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議[6]。為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)縫接入IPv6 Internet網(wǎng)絡(luò)的需要，IETF 6LoWPAN工作組針對(duì)低功耗有損網(wǎng)絡(luò)制定6LoWPAN適配層[7]，通過(guò)分片重組及包頭壓縮技術(shù)使最大報(bào)文長(zhǎng)度為127字節(jié)的IEEE802.15.4[8]協(xié)議數(shù)據(jù)幀，可以傳輸最小MTU為1280字節(jié)的IPv6數(shù)據(jù)包，形成基于IPv6的低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（6LoWPAN）標(biāo)準(zhǔn)[9]，打開(kāi)了將IPv6協(xié)議引入低速短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的新局面，對(duì)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義[10]。

本文提出基于6LoWPAN無(wú)線傳感網(wǎng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，首先通過(guò)病人攜帶的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)收集病人生理數(shù)據(jù)，再通過(guò)布設(shè)在醫(yī)院內(nèi)的中繼節(jié)點(diǎn)將采集的生理數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)中心，醫(yī)護(hù)人員可在本地查看病人的情況，也可通過(guò)Internet遠(yuǎn)程訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上的Web服務(wù)獲取病人數(shù)據(jù)信息，由此對(duì)病人的情況作出分析診斷。

1 基于6LoWPAN的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

基于6LoWPAN的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，其中虛線上的方塊表示數(shù)據(jù)包。

圖1 基于6LoWPAN的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

每個(gè)病房?jī)?nèi)的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)病房中星型網(wǎng)絡(luò)的主星節(jié)點(diǎn)相連接組成一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道，負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)務(wù)室的數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器供醫(yī)護(hù)人員參考分析。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)功能不同，將系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)分為3類(lèi)：1) 數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，即病人攜帶的傳感器設(shè)備（patient data terminal，PDT），它負(fù)責(zé)采集病人生理數(shù)據(jù)；2)數(shù)據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)（patient data relay，PDR），它負(fù)責(zé)管理PDT節(jié)點(diǎn)和中轉(zhuǎn)PDT所采集的數(shù)據(jù)；3) 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)（patient data analysis center，PDAC），它負(fù)責(zé)收集所有病人數(shù)據(jù)供醫(yī)護(hù)人員參考分析。

利用IEEE 802.15.4近距離低功耗的通信特點(diǎn)，每個(gè)病房?jī)?nèi)的節(jié)點(diǎn)通過(guò)802.15.4構(gòu)成一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)，PDT節(jié)點(diǎn)作為星型網(wǎng)絡(luò)的周邊節(jié)點(diǎn)，PDR節(jié)點(diǎn)作為星型網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)PDR負(fù)責(zé)其周邊PDT設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)傳輸功能。PDT可以在醫(yī)院內(nèi)移動(dòng)，選擇附近的PDR接入網(wǎng)絡(luò)。PDR節(jié)點(diǎn)通過(guò)低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議（routing protocol for LLN，RPL）將數(shù)據(jù)傳遞到PDAC根節(jié)點(diǎn)。

2 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及通訊設(shè)計(jì)

2.1 PDT節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

PDT節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集病人的生理信息，只與PDR節(jié)點(diǎn)通信不需要提供數(shù)據(jù)中繼功能，所以可以考慮簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)上的協(xié)議棧，在此為PDT設(shè)計(jì)了3層結(jié)構(gòu)的協(xié)議棧，如圖2所示。

圖2 PDT協(xié)議棧

GDUTPAN層是本文定義在802.15.4 MAC層上的私有協(xié)議，負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)的邏輯控制，主要包括網(wǎng)絡(luò)連接管理和數(shù)據(jù)發(fā)送與命令接收；MAC層負(fù)責(zé)IEEE 802.15.4數(shù)據(jù)幀的封裝和解析，按CSMA/CA方式共享無(wú)線信道發(fā)送/接收數(shù)據(jù)；PHY層負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的傳輸。

PDT節(jié)點(diǎn)上電后向周邊PDR節(jié)點(diǎn)發(fā)送加網(wǎng)請(qǐng)求消息，PDT根據(jù)PDR發(fā)送的加網(wǎng)響應(yīng)消息選擇信號(hào)較強(qiáng)的PDR作為父節(jié)點(diǎn)；父節(jié)點(diǎn)向PDT發(fā)送參數(shù)配置（如發(fā)送間隔、發(fā)送數(shù)據(jù)類(lèi)別等）命令；按照配置的要求PDT節(jié)點(diǎn)向PDR節(jié)點(diǎn)發(fā)送采集的人體生理數(shù)據(jù)。PDR父節(jié)點(diǎn)的有效性有時(shí)間限制，當(dāng)超過(guò)了一定時(shí)間沒(méi)有收到父節(jié)點(diǎn)的ACK確認(rèn)報(bào)文，PDT將重新啟動(dòng)父節(jié)點(diǎn)選擇機(jī)制來(lái)選擇父節(jié)點(diǎn)。

本文PDT節(jié)點(diǎn)的主控芯片采用OB59A16U1型51核MCU（25MHz MainClock + 64kB Flash + 6kB RAM）；RF采用兼容802.15.4c標(biāo)準(zhǔn)的AT86RF212芯片，生理數(shù)據(jù)傳感器采用HKD-10B心電采集模塊和TN9體溫采集模塊，用DS2411來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)編號(hào)。軟件系統(tǒng)基于開(kāi)源的Contiki系統(tǒng)[11-12]，采用3層簡(jiǎn)化協(xié)議棧，減少資源使用量，降低采集節(jié)點(diǎn)的成本。PDT節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，其中心電、體溫等傳感器通過(guò)TTL串口與MCU通信，RF通過(guò)SPI總線與MCU通信。

圖3 PDT節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.2 PDR節(jié)點(diǎn)及路由設(shè)計(jì)

PDR節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集周?chē)鶳DT采集的數(shù)據(jù)，管理PDT網(wǎng)絡(luò)和向PDT節(jié)點(diǎn)傳送控制消息。PDR布設(shè)在各個(gè)病房中或走廊上，本文采用RPL路由連接PDR節(jié)點(diǎn)組成數(shù)據(jù)通道，將PDT采集的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)到PDAC匯聚中心。

RPL路由協(xié)議[13-14]是IETF ROLL工作組為低功耗有損網(wǎng)絡(luò)制定的路由標(biāo)準(zhǔn)，該協(xié)議通過(guò)廣播有向無(wú)環(huán)圖消息（directed acyclic graph information option，DIO）形成到根的向上路由，通過(guò)子節(jié)點(diǎn)向父節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的通告消息（destination advertisement option，DAO）形成根到子節(jié)點(diǎn)的向下路由，最終形成一個(gè)樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。研究表明[15]RPL路由協(xié)議比較適用于數(shù)據(jù)監(jiān)控。由于DAO消息需要上傳到根節(jié)點(diǎn)，造成控制報(bào)文開(kāi)銷(xiāo)較大，但本文場(chǎng)景中PDR是固定的，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠静粫?huì)變化。根據(jù)Trickle Timer[16]特點(diǎn)可知：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定時(shí)控制報(bào)文的開(kāi)銷(xiāo)較小，只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，為盡快構(gòu)建路由才有較大開(kāi)銷(xiāo)，PDR節(jié)點(diǎn)由RPL路由形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 PDR節(jié)點(diǎn)拓?fù)?/p>

PDR節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖5所示。PHY層是RF驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)無(wú)線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；MAC層是IEEE 802.15.4數(shù)據(jù)幀的封裝和解析，按CSMA/CA方式共享無(wú)線信道發(fā)送/接收數(shù)據(jù)；6LoWPAN Adapter層為IPv6數(shù)據(jù)包頭壓縮和數(shù)據(jù)包分片與重組；uIPv6/RPL層由簡(jiǎn)化的IPv6網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議及利用IPv6協(xié)議中ICMP數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸消息的RPL路由協(xié)議組成；UDP層是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收發(fā)的傳輸層協(xié)議；APP層負(fù)責(zé)向根節(jié)點(diǎn)發(fā)送PDT采集的數(shù)據(jù)和接收來(lái)自根節(jié)點(diǎn)的命令，軟件采用Contiki系統(tǒng)。

圖5 PDR節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧

PDR節(jié)點(diǎn)采用全協(xié)議棧，管理周?chē)腜DT節(jié)點(diǎn)和緩存未成功發(fā)送的數(shù)據(jù)包，所以需要較多的RAM空間。本文選擇STM32F103系列芯片，其內(nèi)核是Cortex-M3，最高工作頻率可達(dá)72 MHz，其RAM空間最大可達(dá)64 kB，F(xiàn)LASH空間最大可達(dá)512 kB，RF選擇AT86RF212，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示。

圖6 PDR結(jié)構(gòu)圖

2.3 PDT節(jié)點(diǎn)編址及幀格式設(shè)計(jì)

PDT與PDR采用星型結(jié)構(gòu)組織網(wǎng)絡(luò)，如圖7所示。

圖7 PDR/PDT星型網(wǎng)

在前面PDT的設(shè)計(jì)中，簡(jiǎn)化了PDT的協(xié)議棧，去掉網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，但PDT節(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立IP地址，所以需要由PDR管理PDT的IP地址。由PDR代理PDT進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，即發(fā)送PDT的數(shù)據(jù)包先通過(guò)路由發(fā)到PDT所連接的PDR節(jié)點(diǎn)，然后由PDR節(jié)點(diǎn)發(fā)送給相應(yīng)的PDT節(jié)點(diǎn)。為了唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)PDT節(jié)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)PDR節(jié)點(diǎn)內(nèi)PDT地址映射表，如表1所示。

表1 PDR節(jié)點(diǎn)內(nèi)PDT地址映射表

PDT MAC字段表示連在PDR上的一個(gè)PDT MAC地址；SN編號(hào)字段標(biāo)識(shí)連接在PDR的PDT節(jié)點(diǎn)地址，它由PDR在響應(yīng)PDT加網(wǎng)時(shí)分配給PDT節(jié)點(diǎn)；Online字段表示PDT節(jié)點(diǎn)是否與PDR連通，PDR在一定時(shí)間內(nèi)未收到PDT節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，PDR可設(shè)置Online為離線狀態(tài)。在匯聚節(jié)點(diǎn)處要識(shí)別PDT節(jié)點(diǎn)同樣需要記錄PDT的地址信息，PDAC節(jié)點(diǎn)內(nèi)的PDT地址映射表如表2所示。

表2 PDAC節(jié)點(diǎn)內(nèi)的PDT地址映射表

當(dāng)新的PDT節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)或離網(wǎng)時(shí)，PDR向匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送記錄內(nèi)容及時(shí)更新PDT的連接狀態(tài)，通過(guò)二級(jí)尋址，即先通過(guò)PDT所連接的PDR MAC地址找到PDR，再通過(guò)PDT的SN編號(hào)找到PDT，PDR便可唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)PDT節(jié)點(diǎn)。尋址方式可以描述為PDT地址=PDR MAC地址 + SN編號(hào)。PDT或PDR的MAC地址由DS2411芯片分配并保證唯一。SN編號(hào)采用5bit表示，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一個(gè)PDR大約連接15個(gè)PDT，PDT太多干擾較大，造成數(shù)據(jù)發(fā)送效率低。

通過(guò)表1、表2，PDT節(jié)點(diǎn)的48bit MAC地址可映射成5bit的SN編號(hào)，PDT向PDR發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)可用SN表示PDT節(jié)點(diǎn)地址，這樣可以減少控制頭的開(kāi)銷(xiāo)，增加有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。為進(jìn)一步增加有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本文對(duì)PDT和PDR的交互幀格式進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：設(shè)置802.15.4幀中Frame Control field，使Source/Destination地址和PAN標(biāo)識(shí)符都不出現(xiàn)，在MAC payload中使用6 octs表示PDR地址，1個(gè)oct組合表示PDT的地址及數(shù)據(jù)傳送方向，頭部的開(kāi)銷(xiāo)僅10個(gè)字節(jié)，還有117字節(jié)留給應(yīng)用，幀格式如表3、表4所示。

表3 數(shù)據(jù)幀

表3中，F(xiàn)rame Control Frame Type=001，前3個(gè)字節(jié)表示MAC FrameHead，后面字節(jié)表示MAC payload。Direction=0表示PDT向PDR發(fā)送數(shù)據(jù)，Direction =1表示PDR向PDT發(fā)送數(shù)據(jù)，PDT SN表示PDT的地址，PDR MAC表示PDR地址，APP Data域。

表4中，F(xiàn)rame Control Frame Type=011，前3個(gè)字節(jié)表示MAC Frame Head，后面字節(jié)表示MAC payload。

表4 命令幀

本文設(shè)計(jì)的CMD Type命令幀類(lèi)型如表5所示。

表5 命令幀類(lèi)型

加網(wǎng)請(qǐng)求等信令的交互方式與802.15.4方式相同。這里以associate network為例說(shuō)明，其他可以參照8021.5.4標(biāo)準(zhǔn)，在此不再贅述。

Associate Reques命令幀格式如表6所示。

表6 Associate Request命令幀

其中：Frame Control中Frame Type=011，CMD Type設(shè)置為0x01，Destination MAC Addr設(shè)置為0，表示廣播加網(wǎng)請(qǐng)求，Source MAC Addr設(shè)置為該請(qǐng)求加網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的MAC地址，無(wú)APP Data域。

Associate Respons命令幀格式如表7所示。

表7 Associate Response命令幀

其中：Frame Control中Frame Type=011，CMD Type設(shè)置為0x03，Destination MAC Addr設(shè)置為請(qǐng)求加網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)MAC地址， Source MAC Addr設(shè)置為發(fā)送加網(wǎng)響應(yīng)的PDR節(jié)點(diǎn)MAC地址，APP Data域?yàn)镾tatus（1 oct）域和SN（1 oct）域，Status表示PDR是否容許加網(wǎng)，SN表示PDR容許加網(wǎng)時(shí)分配的SN節(jié)點(diǎn)編碼。

2.4 PDAC節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

PDAC節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的處理中心同時(shí)也是外網(wǎng)的邊界路由，所以軟、硬件性能要求較高。匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

圖8 匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖

匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)由2部分組成：一部分采用功能較強(qiáng)的PC連接Internet網(wǎng)絡(luò)；另一部分傳感網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)連接傳感器網(wǎng)絡(luò)。2部分通過(guò)SLIP協(xié)議通信，PC機(jī)和匯聚根節(jié)點(diǎn)通過(guò)UART接口連接，PC上采用USB轉(zhuǎn)串口，根節(jié)點(diǎn)可接USB轉(zhuǎn)TTL的小板。PC機(jī)采用Linux操作系統(tǒng)，可搭建Web服務(wù)器供遠(yuǎn)程訪問(wèn)病人數(shù)據(jù)，本地提供GUI界面，用來(lái)顯示病人數(shù)據(jù)及向根節(jié)點(diǎn)發(fā)送配置PDT數(shù)據(jù)。傳感網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)上的Slip bridge和Collect Server程序負(fù)責(zé)獲取外網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)前綴，然后在傳感器網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建RPL路由及收集PDR傳回的生理數(shù)據(jù)，通過(guò)Slip協(xié)議發(fā)送給PC機(jī)。

3 仿真實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)，在Contiki系統(tǒng)模擬器Cooja平臺(tái)仿真，設(shè)計(jì)如下場(chǎng)景：1個(gè)PDAC匯聚根節(jié)點(diǎn)，10個(gè)PDR中繼節(jié)點(diǎn)，10～100個(gè)PDT數(shù)據(jù)收集節(jié)點(diǎn)，PDAC上部署udp-server數(shù)據(jù)收集應(yīng)用，PDR部署udp-client數(shù)據(jù)發(fā)送應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)仿真如圖9所示。表8列出了仿真的主要參數(shù)。PC機(jī)上通過(guò)tunslip6協(xié)議設(shè)置仿真器的IP地址，PC端將PDAC發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)Web服務(wù)顯示，簡(jiǎn)易監(jiān)控圖如10所示（病人所在的病房號(hào)只是近似估計(jì)，因?yàn)?01病房的病人節(jié)點(diǎn)可能連接到了102病房的中繼節(jié)點(diǎn)上）。仿真結(jié)果如下：1號(hào)節(jié)點(diǎn)為PDAC匯聚根節(jié)點(diǎn)；11,2,10,9,5,4,7,6,3,8節(jié)點(diǎn)為PDR中繼節(jié)點(diǎn)，分別代表病房號(hào)；其它節(jié)點(diǎn)為PDT節(jié)點(diǎn)，代表病人攜帶的傳感器。

表8 仿真參數(shù)表

圖9 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)仿真

圖10 PC端監(jiān)控狀況

實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象主要是包投遞率（Average Reception Ratio）、包延時(shí)（Average Delay），這2個(gè)因素決定了醫(yī)療數(shù)據(jù)的傳輸效率和有效性。圖11的橫坐標(biāo)表示平均每個(gè)PDR連接的PDT個(gè)數(shù)，縱坐標(biāo)表示PDAC成功接收到數(shù)據(jù)包的比例。圖12橫坐標(biāo)表示平均每個(gè)PDR連接的PDT個(gè)數(shù)，縱坐標(biāo)表示數(shù)據(jù)包到達(dá)PDAC的平均延時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)每個(gè)PDR附帶的PDT不超過(guò)10個(gè)時(shí)，包投遞率可以達(dá)到90%以上，包延時(shí)均小于30 s[17]，可以滿足醫(yī)療監(jiān)護(hù)的需求。

圖11 包投遞率

圖12 包延時(shí)

4 結(jié)語(yǔ)

為滿足醫(yī)院病人實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的需求，本文設(shè)計(jì)了基于6LoWPAN技術(shù)的無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。采用基于IPv6的低功耗無(wú)線傳感技術(shù)，把網(wǎng)絡(luò)按設(shè)備功能劃分為3個(gè)層次；對(duì)PDR與PDT的通信作了私有簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)成本；PDR節(jié)點(diǎn)間采用RPL路由技術(shù)，增加系統(tǒng)可靠性；數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)采用雙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)SLIP協(xié)議將傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接；在Linux PC機(jī)上可方便部署Web服務(wù)供用戶(hù)訪問(wèn)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M了該系統(tǒng)的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該架構(gòu)可以滿足醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的性能需求。

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Design of Medical Monitoring System Based on 6LoWPAN and Wireless Sensor Networks

Gui Bing Zeng Bi
(Computer Department, Guangdong University of Technology)

This paper presents a medical monitoring system based on wireless sensor network design 6LoWPAN, the program uses a hierarchical structure design, the system node is divided into three categories: patient physiological data acquisition nodes, data transfer nodes, gateway nodes and uses 6LoWPAN technology, the gateway node can easily access IPv6 internet. Through research and design on various node structure, communication protocol and routing, the medical care personnel can be local or remote access in the physiological data of patients, to provide convenient medical services to patients. The performance simulation of the proposed scheme can meet the performance needs of the health care system.

Wireless Sensor Network; Medical Care; Hierarchy; RPL; 6LoWPAN

桂兵，男，1983年生，碩士，研究生，從事嵌入式系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。Email:basb_2008@163.com。

廣州市天河區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目（101G124）

曾碧，女，1963年生，博士，教授，從事嵌入式系統(tǒng)與智能技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能計(jì)算與智能機(jī)器人等研究。