معماری مبتنی بر خوشه و پروتکل نگهداری شبکه برای بیمارستان مبتنی بر رادیوی شناختی آگاه از اولویت پزشکی
چکیده
به دلیل رشد سریع دستگاه های پزشکی بی سیم در آینده نزدیک، خدمات بهداشتی بی سیم ممکن است با مسائل غیرقابل اجتنابی مانند کمبود طیف پزشکی، تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، محدودیت پهنای باند، امنیت و در نهایت مدل ارتباطات داده های پزشکی مواجه شوند. برای کاهش این مسائل، تکنولوژی بی سیم مجهز به شبکه رادیویی فرصت طلبانه یا رادیوی شناختی (CR) برای سیستم سلامت بی سیم جدید مناسب است. پژوهش های جدید در مورد مراقبت از سلامت مبتنی بر CR منجر به توسعه هایی در زمینه های مسائل طیف و EMI شده اند. با این حال، توصیه های مربوط به مدل شبکه و طراحی سیستم برای بیمارستان مجهز به CR نادر است. بنابراین، این پژوهش یک معماری شبکه ترکیبی مبتنی بر سلسله مراتب و پروتکل های نگهداری شبکه برای سیستم بیمارستان CR قبلا پیشنهاد شده با عنوان CogMed طراحی می کند. در مطالعه قبلی، معماری کامل CogMed و پروتکل های نگهداری اش ارائه نشدند. معماری پیشنهادی شامل مفاهیم خوشه بندی برای ایستگاه های مبتنی بر شناخت و دستگاه های غیرپزشکی است. دو معادله انتخاب گر سرخوشه (CH) بر اساس اولویت موقعیت، دستگاه، نرخ حرکت دستگاه ها و تعداد کانال های دردسترس فرموله می شوند. به منظور حفظ یکپارچگی مدل شبکه پیشنهادی، پروتکل های عضویت گره و ترک گره نیز پیشنهاد می شوند. در نهایت، نتایج شبیه سازی نشان می دهند که زمان نگهداری شبکه پیشنهادی برای دستگاه های پزشکی اورژانسی (میانگین بازه نگهداری 9.5 ms) خیلی پایین است و تاثیرات خوشه بندی مجدد برای دستگاه های غیرپزشکی مجهز به حرکت مختلفی نیز تعادل می یابند.
Cluster based Architecture and Network Maintenance Protocol for Medical Priority Aware Cognitive Radio Based Hospital
IEEE 2016
Abstract
Due to the rapid growth of wireless medical devices in near future, wireless healthcare services may face some inescapable issue such as medical spectrum scarcity, electromagnetic interference (EMI), bandwidth constraint, security and finally medical data communication model. To mitigate these issues, cognitive radio (CR) or opportunistic radio network enabled wireless technology is suitable for the upcoming wireless healthcare system. The up-to-date research on CR based healthcare has exposed some developments on EMI and spectrum problems. However, the investigation recommendation on system design and network model for CR enabled hospital is rare. Thus, this research designs a hierarchy based hybrid network architecture and network maintenance protocols for previously proposed CR hospital system, known as CogMed. In the previous study, the detail architecture of CogMed and its maintenance protocols were not present. The proposed architecture includes clustering concepts for cognitive base stations and non-medical devices. Two cluster head (CH selector equations are formulated based on priority of location, device, mobility rate of devices and number of accessible channels. In order to maintain the integrity of the proposed network model, node joining and node leaving protocols are also proposed. Finally, the simulation results show that the proposed network maintenance time is very low for emergency medical devices (average maintenance period 9.5 ms) and the re-clustering effects for different mobility enabled non-medical devices are also balanced.
