人體域網

人體域網，英文為Body Area Network(BAN)，是附著在人體身上的一種網路，由一套小巧可移動、具有通信功能的感測器和一個身體主站(或稱BAN協調器)組成。每一感測器既可佩戴在身上，也可植入體內。協調器是網路的管理器，也是BAN和外部網路(如3G、WiMAX、Wi-Fi等)之間的網關，使數據能夠得以安全地傳送和交換。由於這些感測器通過無線技術進行通信，所以體域網也叫無線體域網(WBAN)。

中文名稱	人體域網
英文名稱	body area network;BAN
定　　義	能把人身上佩帶的各種小型電器和通信設備連線起來的網路。
套用學科	通信科技（一級學科），通信網路（二級學科）

基本介紹

• 中文名：人體域網
• 外文名：Body Area Network
• 簡稱：BAN
• 別稱：體域網；無線體域網
• 特點：附著在人體身上的一種網路

簡介

人體域網是一種可長期監視和記錄人體健康信號的基本技術，早期套用主要是用來連續監視和記錄慢性病(如糖尿病、哮喘病和心臟病等)患者的健康參數，提供某種方式的自動療法控制。比如，糖尿病患者一旦他的胰島素水平下降，他身上的BAN馬上可以激活一個泵，自動為患者注射胰島素，使患者不用醫生也能把胰島素控制在正常水平。人體域網未來還可廣泛套用於消費者電子、娛樂、運動、環境智慧型、畜牧、泛在計算、軍事或安全等領域。不僅如此，眼前仍停留在科幻小說之中的所謂“智慧塵埃”(具有處理能力和無線通信能力的顯微鏡器件)將來也完全有可能出現在體域網中。

人體域網在國際上已經得到了廣泛研究，包括醫療技術提供商、醫院、保險公司以及工業界的各方人士正在開展戰略性合作，但目前仍處在早期階段，在毫瓦級網路能耗、互操作性、系統設備、安全性、感測器驗證、數據一致性等方面面臨一系列挑戰。 IEEE802.15任務組6正在制定的BAN通信標準有望在2010年完成。這種技術一旦被接納採用，將在醫療保健方面取得重大突破。

人體域網雖然是覆蓋面最小的網路，但卻是惠及面極廣的網路，萬萬不可等閒視之。截至2008年底，我國老年人口已達1.69億，占總人口的12.79%。我國是世界老年人口最多的國家，占全球老年人口總量的五分之一。老年人為國家、為人民作出了巨大貢獻。作為一種回報，我們應該讓 體域網這種先進技術服務於我國老年人的醫療保健。與此同時，在某種程度上BAN的套用還可以緩解醫院擁擠看病難的問題以及助推遠程醫療等構想的真正實施。從商業角度看，體域網在我國也必定具有廣泛的用途和巨大的潛在市場。

人體域網是以人體周圍的設備例如隨身攜帶的手錶、感測器以及手機等，以及人體內部（即植入設備）等為對象的無線通信專用系統。目前，體域網所使用的頻帶尚未確定，但400兆赫茲頻帶以及600兆赫茲頻帶已被列入議程。

體系結構

人體域網的套用領域從醫護保健到體育訓練到遊戲等等，每一種具體套用都會根據需要設計特定的軟硬體體系結構。醫護保健領域是體域網的主要套用領域，現有體域網的體系結構的設計也主要針對醫護領域的。

從體系結構的角度看，通常一個完整的人體域網，包含了三層。 第一層包含了一組能監測各種人體生理參數或感知人體動作的感測器節點( 如 EEG 感測器、ECG 感測器、血壓感測等) ，這些節點監測和處理相應的信息然後傳送給 Sink 節點或網路協調器( network coordinator) 或匯聚節點。在第二層，個人伺服器( Personal Server) 接受來自 Sink 節點的數據，臨時存儲後通過無線通信或者有線網路，將數據保存至後台資料庫。第三層提供各種套用，利用網際網路訪問後台的資料庫，病人或醫生可以隨時隨地查看自己的相關醫療信息。利用相關醫療信息還可以為專家，醫護人員等提供相應服務。

關鍵技術

感測器及硬體技術

感測器是人體域網中必不可少的基礎設備，是聯繫物理世界和電子系統的橋樑，通過感測器採集人體生理參數轉化為電子信號。隨著電路設計、信號處理、微電子機械系統( MEMS) 等技術的發展，人們已經開發出了能測量各種人體生理參數的感測器。

目前常用的感測器及套用

微型化的，低功耗的無線生物感測器用於採集人體生理數據，但是要讓這些感測器連續不斷地工作還需要一個硬體平台。從某種程度上說，體域網是無線感測器網路在醫療保健等相關領域的延伸和擴展，因此體域網的硬體平台也是基於無線感測器網路平台設計的。與無線感測器網路相比體域網在網路規模、節點數量、數據傳輸速率、生存周期等等各方面都有著自己特有的需求，因此體域網節點的硬體平台設計又有別於無線感測器網路中的節點設計。

無線通信技術

根據無線電信號發出的位置，體域網中的通信包含兩類，體內通信和體外通信． 利用人體作為傳輸介質進行通信( 即BCC，body-coupled communication) 是體內通信的新方法利用這種方法實現植入體內的感測器信號的傳輸，具有相對穩定的傳輸特性。在人體域網中，大多數的設備是放置人體上的，因此體外通信主要是指人體周圍的短距離低功耗通信。

MAC協定

MAC( 介質訪問控制) 協定是人體域網無線通信的基礎協定，它控制著無線信道的使用方式，為節點分配通信資源，直接影響著網路，對體域網中的拓撲控制、路由技術、同步通信和安全等方面都有著重要影響，是體域網研究中的一個重要內容。

人體域網MAC協定

作為無線感測器網路研究的一個分支，人體域網 MAC 協定與無線感測器網路 MAC 有著很多共性問題。因此目前對人體域網的 MAC協定的研究，也是藉助於無線感測器網路在MAC協定研究中取得的成果。當然，與無線感測器網路 MAC協定相比體域網對 MAC 又有著自己特有的需要． 如: 極高的節能需求，在人體域網中的某些套用如心臟起搏器，需要節點能夠連續工作幾個月或者幾年; 支持多物理層通信、特有的回響時間等等。

安全和隱私保護

在醫護健康的套用中，體域網中保存的是病人的相關數據，這些數據在病人的診斷和治療中起著極其重要的作用，直接關係著病人的健康甚至生命． 因此，安全和數據隱私保護是體域網研究中的一個必不可少的部分，也是極其重要的一部分，可以說缺少安全的保障體域網的套用前景將大打折扣。

安全和隱私兩個有著緊密關係又相互獨立的概念． 這裡我們認為，人體域網中的數據安全指的是數據能夠安全的存儲和傳輸，隱私保護指的是數據只能被授權的用戶訪問和使用。 因此數據安全是隱私保護的基礎，雖然不同的套用有著不同的安全要求，但是概括來講在體域網中，數據安全包括下面幾個部分內容：

1、數據的機密性，也就是相關數據在存儲或傳輸過程中應進行加密，保證數據即使被竊取了也不被知道其正含義;

2、 數據的可鑑別性，指對於接受數據的一方可以校驗和確信數據來自真實的傳送者;

3、 數據的完整性，確保在數據的傳輸過程中，數據不被被惡意篡改或被篡改後能被及時發現;

4、數據的新鮮度，保證收到的數據是最新的。

套用領域

作為一種新興的技術，無線體域網在醫療、保健、消費類電子等多個領域有著非常廣闊的套用前景，可能會對人類的生活方式產生巨大的影響。套用領域如下：

醫療及保健

醫療和健康保健是體域網的最主要的套用領域． 在醫療方面，利用體域網技術將各種人體生理信息感測器植入體內或置於人體上，採集相關生理信號參數如心律、血壓、血糖等，可以實時的或長期的監測人體的相關生理參數，為醫生診斷提供及時準確的數據。

體育和軍事訓練

體域網技術在運動員訓練，士兵訓練或健康恢複方面也有著廣闊的套用前景，通過在運動員或士兵的相應身體部位放置感測器，監測相關生理數據為教練指導訓練提供數據。

其他套用領域

此外體域網技術還可以用於消費電子、遊戲、大規模救災等領域． 將多媒體技術與體域網結合可以開發出針對個人需要的個性化的音視屏套用服務． 在遊戲領域，使用體域網技術可以開發出更智慧型的體感遊戲機． 此外，利用體域網中的無線信號可以在災難發生後提供更佳準確的生命探測等救災服務。