الگوریتم انتقال انطباقی مبتنی بر اولویت برای دستگاه های پزشکی
چکیده
شبکه حسگر بی سیم راه حل های بسیار مقرون به صرفه ای را برای زیرساختارهای مراقبت بهداشتی ارائه می دهد. الگوریتم انتقال انطباقی به منظور کنترل بهره وری کانال طراحی شده است، که اندازه بسته را برطبق اختلاف در مقادیر نقطه ویژگی که شاخصه های سیگنال بیوپزشکی را نشان می دهد، تنظیم می کند. علاوه برآن، ما یک روش اولویت تنظیمی پیشنهاد کردیم که کیفیت خدمات را ضمن تضمین یکپارچگی سیگنال ارتقاء می دهد. تعداد زیادی شبیه سازی برای ارزیابی عملکرد انجام شد. همچنین ما از سیگنال های electrocardiogram (نوار قلب) و الکترومایوگرام به عنوان سیگنال بیوپزشکی مرجع برای تصحیح عملکرد استفاده می کنیم. از نتایج شبیه سازی، دریافتیم که میانگین تاخیر بسته طرح پیشنهادی در مقایسه با روش مرسوم تا 30% ارتقاء می یابد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی بهبود عملکرد چشمگیری را به لحاظ نرخ افت بسته های با اولویت زیاد حول 0.3%−0.9 % بدست می دهد.
1. مقدمه
پیشرفت های اخیر در فناوری ارتباط بی سیم و دستگاه های با مصرف برق کم برنامه های مراقبت بهداشتی جدید را به واقعیت تبدیل کرده است. برنامه ها بر مانیتورکردن شرایط بدن، و علاوه برآن، تشخیص بیماری که احتمالا رخ می دهد، هدف گذاری می کنند. چندین شبکه وجوددارد که به چنین برنامه هایی اعمال می شود، اما شبکه حسگر بی سیم بدن (WBAN) ایده آل ترین پاسخ برای ارتباطات بی سیم در سنورهای قابل حمل، قابل پوشش یا قابل کاشت هستند که سیگنال های بیوپزشکی را مانیتور می کنند [1]. WBAN یک تحویل ترجیحی برای دستگاه-های چندگانه فراهم می کند که نیازمند تضمین کیفیت سرویس (QoS) با تضمین پهنای باند کافی، تاخیر و لرزش (Jitter: تغییر در تاخیر بسته های دریافتی)، و کاهش فقدان داده ها می باشد.
5. نتایج
1) ما یک طرح انتقال انطباقی جدید به منظور بهبود کیفیت سرویس برای دستگاه های پزشکی در WBAN پیشنهاد کردیم. در WBAN، چندین دستگاه مختلف وجوددارد که در تلاش برای انتقال داده های پزشکی و غیرپزشکی می باشند. دستگاه های پزشکی اولویت بسته را در یک مقدار مخالف که متناسب با مشخصات اطلاعات سیگنال بیوپزشکی می باشد، قرار می دهند تا کیفیت سرویس تضمین شود و بهره وری کانال نیز حداکثر شود. 2) طرح پیشنهادی نقاط ویژگی سیگنال بیوپزشکی را براساس مقدار انحناء استخراج می کند و اندازه بسته و اولویت بسته را با نقاط ویژگی استخراج شده که اطلاعات بدن انسان را نشان می دهد، تنظیم می کند. علاوه برآن، طرح پیشنهادی بسته های داده غیرپزشکی را متراکم می کند تا سربار انتقال را کاهش دهد، و اولویت داده های اضطرارای (که تغییرات چشمگیری در سیگنال دارد) را تنظیم می کند تا کیفیت سرویس (QoS) را تضمین کند. 3) از نتایج شبیه سازی، دریافتیم که میانگین تاخیر انتقال بسته طرح پیشنهادی کاهش یافت. همچنین نتایج شبیه-سازی نشان می دهند که حتی اگر میانگین بار ارائه شده افزایش یابد، میانگین نرخ افت بسته با اولویت بالا کاهش می یابد.
Abstract
A wireless body area network offers cost-effective solutions for healthcare infrastructure. An adaptive transmission algorithm is designed to handle channel efficiency, which adjusts packet size according to the difference in feature-point values that indicate biomedical signal characteristics. Furthermore, we propose a priority-adjustment method that enhances quality of service while guaranteeing signal integrity. A large number of simulations were carried out for performance evaluation. We use electrocardiogram and electromyogram signals as reference biomedical signals for performance verification. From the simulation results, we find that the average packet latency of proposed scheme is enhanced by 30% compared to conventional method. The simulation results also demonstrate that the proposed algorithm achieves significant performance improvement in terms of drop rates of high-priority packets around 0.3%−0.9 %.
1 Introduction
Recent advances in wireless communications technology and low power consumption devices make novel healthcare applications come true. The applications aim to monitor the condition of the body, and furthermore, diagnose disease that may occur. There are a few networks that can be applied to such applications, but a wireless body area network (WBAN) is the most ideal solution for wireless communications in portable, wearable, or implantable sensors that monitor biomedical signals [1]. A WBAN provides preferential delivery for multiple devices that require quality of service (QoS) guarantees by ensuring sufficient bandwidth, latency and jitter, and reducing data loss.
5 Conclusions
1) We propose a novel adaptive transmission scheme to improve QoS for medical devices in a WBAN. In a WBAN, there are various devices trying to transmit medical or non-medical data. The medical devices set the packet priority to an apposite value that fits the characteristics of the biomedical signal information to guarantee QoS and maximize the channel efficiency. 2) The proposed scheme extracts the feature points of a biomedical signal based on a curvature value, and adjusts packet size and packet priority with the extracted feature points that represent the human body information. In addition, the proposed scheme compresses non-medical data packets to reduce transmission overhead and adjusts the priority of emergency medical data (which has significant changes in signal) to guarantee QoS. 3) From the simulation results, we find that the average packet transmission latency of the proposed scheme is reduced. The simulation results also show that the average high-priority packet drop rate decreases even if the average offered load increases.
چکیده
1. مقدمه
2. تحقیقات مرتبط
2 – 1: شبکه حسگر بی سیم بدن
2 – 2: سیگنال های بیوپزشکی متناوب یا طرح دار
2 – 3: استخراج ویژگی سیگنال های بیوپزشکی
3. الگوریتم پیشنهادی
3 – 1: استخراج نقاط ویژگی از سیگنال های بیوپزشکی متناوب
3 – 2: روش تنظیم اولویت و تراکم داده برای انتقال
4. شبیه سازی و تحلیل
5. نتایج
Abstract
1 Introduction
2 Related works
2.1 Wireless body area network
2.2 Periodic, or patterned, biomedical signals
2.3 Feature extraction of biomedical signals
3 Proposed algorithm
3.1 Extracting feature points of periodic biomedical signals
3.2 Priority adjusting and data compression method for transmission
4 Simulations and analyses
5 Conclusions
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه