Dissertations / Theses on the topic 'Wireless Body Area Network (WBAN)'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 50 dissertations / theses for your research on the topic 'Wireless Body Area Network (WBAN).'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
Yenuganti, Nagalaxmi. "Authentication in Wireless Body Area Networks (WBAN)." Scholar Commons, 2016. http://scholarcommons.usf.edu/etd/6442.
Full textBadreddine, Wafa. "Communication Protocols in Wireless Body Area Networks (WBAN)." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS214.
Full textThe rapid advances in sensors and ultra-low power wireless communication has enabled a new generation of wireless sensor networks: Wireless Body Area Networks (WBAN). WBAN is a recent challenging area. There are several concerns in this area ranging from energy efficient communication to designing delay efficient protocols that support nodes dynamic induced by human body mobility. In WBAN tiny devices are deployed in/on or around a human body, are able to detect and collect the physiological phenomena of the human body (such as: EEG, ECG, SpO2, etc.), and transmit this information to a collector point (i.e Sink) that will process it, take decisions, alert or record. WBAN differs from typical large-scale wireless sensor networks WSN in many aspects: Network size is limited to a dozen of nodes, in-network mobility follows the body movements and the wireless channel has its specificities. Links have a very short range and a quality that varies with the wearer's posture. The transmission power is kept low to improve devices autonomy and reduce wearers electromagnetic exposition. Consequently, the effects of body absorption, reflections and interference cannot be neglected and it is difficult to maintain a direct link (one-hop) between the Sink and all WBAN nodes. Thus, multi-hop communication represents a viable alternative. In this work we investigate energy-efficient multi-hop communication protocols in WBAN. Our work is part of SMART-BAN Self-organizing Mobility Aware, Reliable and Timely Body Area Networks project. In order to evaluate our communication protocols described in the sequel in a specific WBAN scenario, we implemented them under the Omnet++ simulator that we enriched with the Mixim project and a realistic human body mobility and channel model issued from a recent research on biomedical and health informatics. We are interested in WBAN where sensors are placed on the body. We focus on two communication primitives: broadcast and converge-cast. For the broadcasting problem in WBAN, we analyze several broadcast strategies inspired from the area of DTN then we propose two novel broadcast strategies MBP: Mixed Broadcast Protocol and Optimized Flooding: -MBP (Mixed Broadcast Protocol): We proposed this strategy as a mix between the dissemination-based and knowledge-based approaches. -OptFlood (Optimized Flooding): This strategy takes into account the strengths and weaknesses of the basic strategy Flooding. Optimized Flooding is a revised version of Flooding whose purpose is to keep the good end-to-end delay given by Flooding while lowering energy consumption with the simplest way and the minimum cost. Additionally, we performed investigations of independent interest related to the ability of all the studied strategies to ensure the FIFO order consistency property (i.e. packets are received in the order of their sending) when stressed with various transmission rates. These investigations open new and challenging research directions. With no exception, the existing flat broadcast strategies register a dramatic drop of performances when the transmission rate is superior to 11Kb/s. There, we propose the first network-MAC layer broadcast protocol, CLBP, designed for multi-hop communication and resilient to human body postures and mobility. Our protocol is optimized to exploit the human body mobility by carefully choosing the most reliable communication paths in each studied posture. Moreover, our protocol includes a slot assignment mechanism that reduces the energy consumption, collisions, idle listening and overhearing. Additionally, CLBP includes a synchronization scheme that helps nodes to resynchronize with the Sink on the fly. Our protocol outperforms existing flat broadcast strategies in terms of percentage of covered nodes, energy consumption and correct reception of FIFO-ordered packets and maintains its good performances up to 190Kb/s transmission rates. [...]
Vaidyanathan, Sivaramakrishnan. "Efficient Reorganization of a multi-hop Wireless Body Area Network." University of Cincinnati / OhioLINK, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1413472078.
Full textSalayma, Marwa. "Reliable and energy efficient scheduling protocols for Wireless Body Area Networks (WBAN)." Thesis, Edinburgh Napier University, 2018. http://researchrepository.napier.ac.uk/Output/1532410.
Full textHasan, Khalid. "A Secure and Efficient Communication Framework for Software-Defined Wireless Body Area Network." Thesis, Griffith University, 2020. http://hdl.handle.net/10072/395104.
Full textThesis (PhD Doctorate)
Doctor of Philosophy (PhD)
School of Info & Comm Tech
Science, Environment, Engineering and Technology
Full Text
Salchak, Iana. "Ingested Wireless Capsule Localisation Based on In-body RF Attenuation Path Loss." Thesis, Griffith University, 2022. http://hdl.handle.net/10072/417699.
Full textThesis (PhD Doctorate)
Doctor of Philosophy (PhD)
School of Eng & Built Env
Science, Environment, Engineering and Technology
Full Text
Nguyen, Viet-Hoa. "Energy-efficient cooperative techniques for wireless body area sensor networks." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S011/document.
Full textAmong various cooperative techniques aiming to reduce power consumption for transmissions between Wireless Body Area Networks (WBAN) and base stations, we present a new approach, named distributed max-dmin precoding (DMP), combining MIMO precoding techniques and relay communications. This protocol is based on the deployment of a virtual 2 × 2 max-dmin precoding over one source, one forwarding relay, both equipped with one antenna and a destination involving 2 antennas. In this context, two kinds of relaying, amplify and forward (AF) or decode and forward (DF) protocols, are investigated. The performance evaluation in terms of Bit-Error-Rate (BER) and energy efficiency are compared with non cooperative techniques and the distributed space time block code (STBC) scheme. Our investigations show that the DMP takes the advantage in terms of energy efficiency from medium transmission distances (after 10 meters). In order to maximise the energy efficiency, we propose a power allocation over the source and the relay. Thus, we derive the performance of our system, both for AF and DF, analytically. To further increase the performance of DF cooperative schemes, we also propose to design a new decoder at the destination that takes profit from side information, namely potential errors at the relay
Iyengar, Navneet. "Providing QoS in Autonomous and Neighbor-aware multi-hop Wireless Body Area Networks." University of Cincinnati / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1439306913.
Full textJobs, Magnus. "Design and Performance of Diversity based Wireless Interfaces for Sensor Network Nodes." Licentiate thesis, Uppsala universitet, Fasta tillståndets elektronik, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-198734.
Full textWISENET
WISEJET
Rashwand, Saeed. "Efficient Wireless Communication in Healthcare Systems; Design and Performance Evaluation." IEEE, 2010. http://hdl.handle.net/1993/9227.
Full textAli, Mohamad Jaafar. "Wireless body area networks : co-channel interference mitigation & avoidance." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCB252/document.
Full textA Wireless Body Area Network (WBAN) is a short-range network that consists of a coordinator (Crd) and a collection of low-power sensors that can be implanted in or attached to the human body. Basically, WBANs can provide real-time patient monitoring and serve in various applications such as ubiquitous health-care, consumer electronics, military, sports, etc. [1]. As the license-free 2.4 GHz ISM band is widely used among WBANs and across other wireless technologies, the fundamental problem is to mitigate the resulting co-channel interference. Other serious problems are to extend the network lifetime and to ensure reliable transmission within WBANs, which is an urgent requirement for health-care applications. Therefore, in this thesis, we conduct a systematic research on a few number of research problems related to radio co-channel interference, energy consumption, and network reliability. Specifically, we address the following problems ranging from theoretical modeling and analysis to practical protocol design: • Intra-WBAN interference mitigation and avoidance • Cooperative inter-WBAN interference mitigation and avoidance • Non-cooperative inter-WBAN interference mitigation and avoidance • Interference mitigation and avoidance in WBANs with IoT Firstly, to mitigate the intra-WBAN interference, we present two mechanisms for a WBAN. The first is called CSMA to Flexible TDMA combination for Interference Mitigation, namely, CFTIM, which dynamically allocates time-slots and stable channels to lower the intra-WBAN interference. The second is called Interference Avoidance Algorithm, namely IAA that dynamically adjusts the superframe length and limits the number of channels to 2 to lower the intra-WBAN interference and save energy. Theoretically, we derive a probabilistic model that proves the SINR outage probability is lowered. Simulation results demonstrate the effectiveness and the efficiency of CFTIM and IAA in terms of lowering the probability of interference, extending network lifetime, improving throughput and reliability. Secondly, we address the problem of interference among cooperative WBANs through using orthogonal codes. Motivated by distributed time provisioning supported in IEEE 802.15.6 standard [2], we propose two schemes. The first is called Distributed Time Correlation Reference, namely, DTRC that provides each WBAN with the knowledge about which superframes overlap with each other. The second is called Orthogonal Code Allocation Algorithm for Interference Mitigation, namely, OCAIM, that allocates orthogonal codes to interfering sensors belonging to sensor interference lists (SILs), which are generated based on the exchange of power-based information among WBANs. Mathematically, we derive the successful and collision probabilities of frames transmissions. Extensive simulations are conducted and the results demonstrate that OCAIM can diminish the interference, improve the throughput and save the power resource. Thirdly, we address the problem of co-channel interference among non-cooperative WBANs through time-slot and channel hopping. Specifically, we propose two schemes that are based on Latin rectangles. The first is called Distributed Algorithm for Interference mitigation using Latin rectangles, namely, DAIL that allocates a single channel to a timeslot combination to each sensor to diminish inter-WBAN interference and to yield better schedules of the medium access within each WBAN. The second is called Channel Hopping for Interference Mitigation, namely, CHIM, which generates a predictable interference free transmission schedule for all sensors within a WBAN. CHIM applies the channel switching only when a sensor experiences interference to save the power resource. Furthermore, we present an analytical model that derives bounds on collision probability and throughput for sensors transmissions. (...)
Viittala, H. (Harri). "Selected methods for WBAN communications:FM-UWB and SmartBAN PHY." Doctoral thesis, Oulun yliopisto, 2017. http://urn.fi/urn:isbn:9789526217277.
Full textTiivistelmä Puettavien laitteiden markkina-arvo on voimakkaassa kasvussa erityisesti terveydenhuollon sovellusalueella. Tämän sovellusalueen kiihdyttimenä toimii yhä suurempi tarve potilaiden kunnon jatkuvalle tarkkailulle sekä kroonisille taudeille alttiimpien potilaiden varhaiselle diagnosoinnille. Langattoman kehoverkon (WBAN) suunnittelun suurimpia haasteita ovat langaton tiedonsiirto kehon läheisyydessä, erilaiset sovellustyypit sekä niiden vaatimukset. Teknisten vaatimusten lisäksi on myös huomioitava rinnakkaiset kehoverkot sekä muut langattomat järjestelmät. Kehoverkkojärjestelmän on oltava todella luotettava, matalatehoinen, nopea ja häiriösietoinen. Väitöskirjassa tutkitaan kahta kehoverkon fyysisen kerroksen toteutusta häipyvissä ja häirityissä kanavissa. Nämä toteutukset ovat IEEE 802.15.6 -standardissa määritelty taajuusmoduloitu ultralaajakaista (FM-UWB) sekä kapeakaistainen SmartBAN. Järjestelmien suorituskykyä analysoitiin Matlab-ohjelmistosimulaattoreiden avulla. Työssä kehitettiin SmartBAN-simulaattori ETSI Technical Committee (TC) SmartBAN -työryhmälle järjestelmän suorityskykytutkimukseen. Tässä työssä esitetään SmartBAN-järjestelmän fyysisen kerroksen suorituskykytulokset, jotka ovat ensimmäiset laatuaan. Lisäksi kirjallisuudesta ei löydy vastaavia tuloksia FM-UWB:n osalta, kuten tässä työssä on esitetty. Tuloksien pohjalta voidaan päätellä, että FM-UWB suoriutuu hyvin tilanteissa, joissa vaaditaan suurta luotettavuutta sekä suurta häiriönsietokykyä. Lisäksi yksinkertainen lähetin-vastaanotinrakenne tekee siitä kiinnostavamman vaihtoehdon kuin suorahajotettu UWB (DS-UWB) sovelluksille, jotka vaativat satojen kbps:n tiedonsiirtonopeutta. SmartBAN toimii hyvin tilanteissa, joissa näistä vaatimuksista voidaan hieman joustaa. Kuitenkin on selvää, että molemmat järjestelmät tarvitsevat sopivan rinnakkais- ja häiriönvaimennustekniikan taatakseen luotettavuuden kaikissa tapauksissa
Ibarra, Ramirez Ernesto Antonio. "Energy Harvesting-Aware Resource Management for Wireless Body Area Networks." Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2014. http://hdl.handle.net/10803/145686.
Full text1. Introducción La razón de ser de un sistema de telemedicina es utilizar las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para la trasmisión remota de datos médicos, y el control de dispositivos biomédicos a distancia, con el objetivo de mejorar el servicio de salud prestado. Con la integración de las redes inalámbricas de área corporal (WBANs, por sus siglas en ingles) en los sistemas de telemedicina, no solamente se podría mejorar significativamente el cuidado de la salud del paciente, sino que también se conseguiría mejorar su calidad de vida. Las WBANs están compuestas por dispositivos médicos destinados a aplicaciones clínicas. Dichos dispositivos son llamados nodos corporales. En la WBAN cada nodo desempeña una importante función relacionada con el tratamiento, diagnostico o monitoreo de la salud del paciente. Los nodos corporales deben ser capaces de realizar sus tareas eficientemente e interaccionar con el cuerpo humano de una forma cómoda e indetectable para el paciente. Para tal fin, dichos nodos deben ser pequeños y ligeros para poder colocarlos dentro o sobre el cuerpo humano. Dichas características están íntimamente relacionadas con el tamaño de la batería y el consumo energético del nodo. La energía de la batería no solamente restringe al nodo en peso y tamaño sino que también lo hace en su periodo de vida, puesto que se trata de una fuente finita. Los problemas impuestos por la dependencia energética a este tipo de fuente de poder limitan los beneficios potenciales de las WBANs. Además, cambiar o recargar la batería no siempre es factible, ya que esto podría poner en riesgo la vida del paciente o causar daños al mismo nodo. La más innovadora y prometedora técnica para solucionar los problemas relacionados a la energía de las baterías es la captación de energía del entorno humano. Usando captadores de energía, un BN podría aprovechar fenómenos físicos o químicos (ejemplo: calor, luz, movimiento, vibraciones, etc.) en el cuerpo humano para convertirlos en energía eléctrica. El proceso de captación de energía entrega pequeñas cantidades de energía y es dependiente de la clase, disponibilidad de la fuente y la localización del nodo en el cuerpo humano. La idea de una WBAN que trabaje en sinergia con el cuerpo humano es sumamente alentadora. Sin embargo, ciertas consideraciones deben ser tomadas en cuenta para mantener un nivel aceptable de calidad de servicio (QoS, por sus siglas en ingles) en una WBAN alimentada por captación de energía. Los requerimientos de QoS son más exigentes en las WBANs en comparación a las tradicionales redes de sensores inalámbricos (WSNs, por sus siglas en ingles). En WBAN, la QoS es una demanda fundamental por lo tanto la maximización del rendimiento, la reducción del retardo y la extensión de la vida de la red son algunos de los principales retos a alcanzar. En redes alimentadas por baterías, el principal propósito del control del acceso al medio (MAC) es el de prolongar la vida de la red. Por otra parte, en redes alimentadas por captación de energía el principal objetivo es maximizar el rendimiento utilizando la energía disponible. Mediante la captación de energía, se podría extender la vida de la red, pero otras métricas de QoS podrían ser degradadas (ejemplo: rendimiento, retardo, pérdida de paquetes de datos, etc.). Esta tesis ofrece una contribución al diseño y evaluación de novedosas soluciones enfocadas a la gestión de recursos, para WBANs alimentadas por captación de energía (HEH-WBANs, por sus siglas en ingles), de una forma energéticamente consciente. En particular, nuestras propuestas están orientadas a resolver los problemas causados por las diferencias en los niveles de energía que experimentan los nodos debido a sus fuentes de captación. Las principales contribuciones de esta tesis se dividen en dos partes. La primera parte presenta HEH-BMAC, un protocolo híbrido, energéticamente consciente, para el control del acceso al medio de los nodos en este tipo de WBANs. HEH-BMAC está diseñada para proporcionar acceso al medio teniendo en cuenta las capacidades de cada nodo con respecto a sus características energéticas. HEH-BMAC combina de forma dinámica dos tipos de mecanismos de acceso, acceso reservado (basado en identificación de usuario) y acceso aleatorio (basado en probabilidad de contención), con el fin de adaptar el funcionamiento de la red a los tipos de fuentes de captación de los nodos. El funcionamiento del protocolo HEH-BMAC, es evaluado a través de extensas simulaciones por ordenador utilizando las métricas de rendimiento normalizado y eficiencia energética. Los resultados obtenidos en estas pruebas, muestran que nuestro protocolo tiene una buena adaptación a cambios potenciales en las velocidades de captación de energía, frecuencia de arribo de los paquetes de datos, y en el tamaño de la red. La segunda parte de la tesis está dedicada al diseño y evaluación de PEH-QoS, un esquema de control de potencia y QoS para nodos corporales que estén alimentados por captación de energía. PEH-QoS está diseñado para el uso eficiente de la energía captada y asegurar que todos los paquetes de datos trasmitidos sean útiles en el contexto médico, por lo tanto mejorando sustancialmente la QoS ofertada. Los resultados obtenidos muestran que este esquema gestiona eficientemente la cola de datos, mejora la operación del nodo, optimiza la trasmisión de datos, y provee QoS, mientras mantienen al nodo en estado de operación neutral. 2. Objetivos La planificación, el desarrollo, y la realización de esta tesis doctoral persiguen el siguiente objetivo: Diseño y desarrollo de soluciones energéticamente eficientes y conscientes, destinadas a la gestión de recursos que garanticen los requisitos de calidad de servicio de las aplicaciones médicas en WBANs alimentadas por captación de energía en el entorno humano. Al lograr el objetivo antes mencionado, esta tesis constituirá una contribución al avance de la WBANs alimentadas por captación de energía en el entorno humano en términos de una gestión eficiente de su energía enfocada en mejor la calidad de servicio. Para afrontar con éxito el objetivo general, los siguientes objetivos específicos tuvieron que ser también cumplidos: 1. Proporcionar un una amplia revisión del estado del arte en las áreas de protocolos MAC para WBANs y en captación de la energía en el entorno humano. 2. Proponer y evaluar un protocolo MAC consciente de la energía, capaz de adaptar el funcionamiento de la red a la naturaleza aleatoria y variable en el tiempo de las fuentes de captación de energía en el entorno humano. 3. Diseñar y desarrollar un esquema de control que permita el uso óptimo de la escasa energía recogida por un nodo corporal alimentado por captación de energía en el cuerpo humano, con el fin de mejorar la calidad de servicio prestados. 4. Evaluar los resultados de nuestras propuestas y compararlos con sistemas estándares de referencia utilizando diferentes métricas de calidad de servicio. 3. Resultados a) HEH-BMAC: HYBRID POLLING MAC PROTOCOL FOR WIRELESS BODY NETWORKS OPERATED BY HUMAN ENERGY HARVESTING. Tomando en cuenta los últimos avances en las áreas de WBANs y en captación de energía, propusimos un protocolo MAC hibrido al cual llamamos HEH-BMAC. HEH-BMAC es un protocolo de acceso al medio, el primero dentro de nuestro conocimiento, diseñado para WBANs alimentadas por captación de energía del entorno humano. La principal característica de HEH-BMAC es que es un protocolo energéticamente consciente en condiciones de captación de energía, ya que el funcionamiento de cada nodo es adaptado dinámicamente dependiendo de su nivel de energía. En particular nuestro protocolo tiene las siguientes características: i) Este ofrece dos niveles de prioridades a través de la combinación de dos mecanismos diferentes de acceso al medio. El primer mecanismo de acceso es el de identificación de usuario (ID-POLLING) para acceso reservado, dicho mecanismo está pensado para nodos con captación de energía predecible (por ejemplo: Generadores piezoeléctricos que aprovechan los latidos del corazón o de los movimientos respiratorios) o nodos con alta prioridad (por ejemplo: Electrocardiógrafo, electroencefalógrafo, etc.). El segundo método de acceso es por probabilidad de contención (PC-ACCESS) para acceso aleatorio, este mecanismo está destinado para nodos alimentados con fuentes de captación de energía no predecible (por ejemplo: generadores termoeléctricos sobre la piel, generadores piezoeléctricos que aprovechan la locomoción humana, etc.) o nodos con prioridad normal (por ejemplo: termómetros, flujo sanguíneo, etc.). ii) Los periodos de tiempo para los accesos al medio, ya sea ID-POLLING o PC-ACCESS, son ajustados dinámicamente de acuerdo a los niveles energéticos de los nodos. Dicha asignación es realizada a través de un algoritmo ejecutado en el nodo corporal coordinador de la red (BNC). El BNC ejecuta el algoritmo DYNAMIC SCHEDULE ALGORITHM, pudiendo de esta forma manejar la comunicación de todos los nodos que forman la WBAN. Dicho algoritmo contrala de manera conjunta ambos tipos de acceso a través de una lista dinámica para los nodos en ID-POLLING y a través de un algoritmo de actualización del valor de umbral para la contención en los nodos en PC-Access. Los nodos en ID-POLLING acceden al medio de forma expedita y los nodos en PC-Access tienen un acceso probabilístico. iii) Al ejecutarse el acceso al medio de forma dinámica, HEH-BMAC permite la adición y remoción de nodos en la WBAN, puesto que la actualización de la lista dinámica y del algoritmo de actualización del valor umbral de contención son ajustados dependiendo de la respuesta de la cantidad de nodos que están funcionando en la red. RESULTADOS 1: Primeramente brindamos un comprensivo estado del arte, además expusimos nuestros criterios de diseño y explicamos detalladamente cómo funciona nuestra propuesta. Las pruebas realizadas a nuestro protocolo MAC fueron simuladas (a través de un simulador que desarrollamos en MATLAB) con diferentes velocidades de captación de energía. Las métricas utilizadas para la evaluación de nuestra propuesta fueron eficiencia energética y rendimiento normalizado. Como resultado de este estudio pudimos comprobar la buena adaptación que posee HEH-BMAC a diferentes condiciones energéticas, tiempos de arribo de datos y flexibilidad al agregar o remover nodos en la red. Las pruebas las realizamos con cuatro diferentes velocidades de trasmisión de datos. Como resultado de esta investigación, realizamos el trabajo: E. Ibarra, A. Antonopoulos, E. Kartsakli and C. Verikoukis., “HEH-BMAC: Hybrid Polling MAC Protocol for Wireless Body Area Networks Operated by Human Energy Harvesting”. Journal of Telecommunication Systems, Modeling, Analysis, Design and Management. Special Issue on: Research Advances in Energy Efficient MAC protocols for WBANs. (Accepted, December 2012). El siguiente paso en nuestro proceso investigativo fue comparar el desempeño de nuestro protocolo HEH-BMAC con el recién publicado (29 de febrero de 2012) protocolo IEEE 802.15.6 es el protocolo de red para redes de sensores corporales del IEEE diseñado para comunicación dentro y fuera del cuerpo humano. Tomando en cuenta que el protocolo de la IEEE 802.15.6. no fue diseñado para trabajar en redes WBANs alimentadas por captación de energía, escogimos un escenario en que ambos protocolos tuvieran suficiente energía para trabajar correctamente. Comparamos dos configuraciones del protocolo acceso CSMA/CA del IEEE con nuestra propuesta HEH-BMAC. La comparación entre ambos protocolos se realizó a través de las métricas rendimiento normalizado y eficiencia energética. RESULTADOS 2: Como resultado de este trabajo comprobamos que nuestro protocolo HEH-BMAC tiene mejor rendimiento normalizado y comportamiento que el del IEEE 802.15.6 en condiciones de captación de energía. Además, nuestro protocolo tiene un nivel alto de eficiencia energética (ver figura 1) cuando se aumentan el número de nodos a la WBANs, en comparación al protocolo de la IEEE 802.15.6. Como resultado de esta investigación, realizamos el trabajo: E. Ibarra, A. Antonopoulos, E. Kartsakli and C. Verikoukis, “Energy Harvesting Aware Hybrid MAC Protocol for WBANs”, IEEE HEALTHCOM 2013, October 2013, Lisbon, Portugal. b) JOINT POWER-QoS CONTROL SCHEME FOR ENERGY HARVESTING BODY SENSOR NODES En este trabajo desarrollamos un esquema de control para los BNs alimentados por captación de energía con el fin de mejorar la calidad de servicio (QoS) prestada por cada nodo. Dicho esquema lo hemos llamado esquema de control PEH-QoS. PEH-QoS está formado por tres sub-módulos que interaccionan entre sí con el objetivo de conseguir el mejor QoS posible. Los sub-módulos que componen dicho esquema son: i. PHAM: POWER-EH AWARE MANAGEMENT SUB-MODULE: El objetivo del mismo es realizar un uso óptimo de la escasa energía recabada. Solo realizando las funciones de detección o de trasmisión cuando se tenga la cantidad suficiente de energía para completar los procesos. Controlando el consumo energético del BN para mantenerlo en un estado de Operación Energéticamente Neutral (Estado ENO). El estado ENO, es definido como una condición en que el nodo gasta menos o igual cantidad de energía que la recolectada del ambiente, manteniendo un rendimiento deseado. ii. DQAC: DATA QUEUE AWARE CONTROL SUB-MODULE: El objetivo de este sub-modulo es de estabilizar la cola de datos en condiciones de captación de energía. El principal función de DQAC es evitar la saturación de la cola de datos y mantener la validez clínica de la información almacenada por medio de la eliminación de paquetes que han perdido relevancia y actualizando la cola de datos. iii. PASS: PACKET AGGREGATOR/SCHEDULING SYSTEM SUB-MODULE: La función de este sub-modulo es la de optimizar cada trasmisión realizada, enviando en cada proceso de comunicación la mayor cantidad de paquetes posibles. Esto se realiza a través de un sistema de agregación de paquetes dependiendo de la energía disponible (PHAM) y del estado de la cola de datos (DQAC). RESULTADOS 3: Comparamos un BN aplicándole nuestra propuesta, con el mismo nodo sin PEH-QoS. Ambos fueron comparados en las mismas condiciones de captación de energía. Como resultado de dicho estudio obtuvimos que nuestro sistema supero sustancialmente al nodo de referencia en cuanto a rendimiento normalizado, eficiencia energética, perdida de paquetes de datos, y retardo promedio end-to-end. Además, gracias a PEH-QoS alcanzo niveles altos de eficiencia en la detección de eventos y en la eficiencia de almacenaje de datos. Como resultado de esta investigación, realizamos el trabajo: E. Ibarra, A. Antonopoulos, E. Kartsakli and C. Verikoukis, “Joint Power-QoS Control Scheme for Energy Harvesting Body Sensor Nodes”, IEEE ICC 2014, June 2014, Sydney, Australia. 4. Discusiones y Conclusiones HEH-BMAC asigna períodos de tiempo, tanto para ID-POLLING y el PC- ACCESS a través del DYNAMIC SCHEDULE ALGORITHM. La distribución del tiempo se llevan a cabo de una manera dinámica, logrando el uso óptimo del medio. Todos los nodos del WBAN son energéticamente conscientes, es decir, tratan de acceder al medio sólo si tienen los paquetes de datos a transmitir y si tienen suficiente energía para terminar con éxito una secuencia de transmisión. La combinación de estos dos modos de acceso y el DYNAMIC SCHEDULE ALGORITHM, no sólo mejora el rendimiento normalizado y la eficiencia de energía del sistema, sino que también permite la adaptación de la red a los cambios en el número de nodos, el tiempo entre llegadas de datos y la tasa en que se capta energía del ambiente. Por último, para completar nuestro estudio de investigación acerca de HEH-BMAC, se comparó el rendimiento normalizado y la eficiencia energética de nuestro protocolo con el protocolo estándar IEEE 802.15.6. En comparación con el estándar IEEE 802.15.6, HEH-BMAC logra una ganancia de hasta un 20% en la eficiencia de energía y hasta un 56% en el rendimiento normalizado. Además, los resultados mostraron que nuestro protocolo puede adaptarse mejor a un aumento potencial en el número de nodos en la red, en comparación con el estándar en las mismas condiciones de captación de energía. El proceso de captación de energía introduce variaciones en los niveles de energía de los BNs (debido principalmente a las características y la disponibilidad de las fuentes que se captarán) que afectan directamente a su funcionamiento, reduciendo su rendimiento y la eficiencia de las tareas realizadas. Pequeñas cantidades de energía que pueden ser captadas del cuerpo humano deben utilizarse de una manera óptima y eficiente para evitar que se desperdicie. PEH-QoS aborda de manera eficiente estos problemas con el fin de mejorar la calidad de servicio proporcionadas. Los resultados obtenidos mostraron que cuando se aplica PEH-QoS, la eficiencia de energía del nodo se incrementa de 0,78 MB / J hasta 39,6 MB / J (≈ 50 veces), mientras la pérdida de paquetes se reduce hasta 0,39% y el promedio de retardo hasta 130 ms. Nuestro enfoque mejora sustancialmente la calidad de servicio prestado, mientras que también logra una mayor eficiencia de detección y de almacenamiento de datos, lo que demuestra que las técnicas basadas en la conciencia de la energía son excelentes herramientas para mejorar el rendimiento de la BN. En conclusión, los dos esquemas propuestos, HEH-BMAC y PEH QoS, han introducido importantes mejoras en el rendimiento del sistema, tanto a nivel de las HEH-WBANs y como de los BNs.
Terchoune, Hanae. "Modélisation du canal radio pour des applications Wireless Body Area Networks (WBAN) et étude du retournement temporel dans des milieux dissipatifs." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066096.
Full textDrira, Wassim. "Secure collection and data management system for WSNs." Phd thesis, Institut National des Télécommunications, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00814664.
Full textHamie, Jihad. "Contributions pour la localisation basée sur les réseaux corporels sans fil." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920213.
Full textBenmansour, Tariq. "Control and monitoring by wireless body area networks (WBANs)." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0240.
Full textThe deployment of several biosensors on the human body for the collection of physiological data forms what is called a Wireless Body Area Network (WBAN). Thus, to ensure wireless communications between the different components of WBANs, the IEEE has established the IEEE 802.15.6 standard, which is an optimized communication standard for low-power devices that operate on, in, or around the human body (but not limited to humans). In this context, several simulation studies have been conducted in the literature to analyze and evaluate the performance of the IEEE 802.15.6 CSMA/CA access scheme. Also, efforts have been made to model this scheme to better analyze the characteristics of the standard in a more general context. However, these models are partially applicable to WBANs applications with heterogeneous network traffic.This thesis deals mainly with a challenge related to the modeling of the IEEE 802.15.6 standard to provide a tool for evaluation and analysis of this standard in various channel conditions and situations. We have tried, through the main contributions made in this thesis, to address the shortcomings noted in existing work as follows: the first contribution concerns an evaluation of the performance of the IEEE 802.15.6 standard using numerous queue management strategies, in a realistic medical setting (home monitoring of a patient with a heart problem). The second contribution proposes an LLQ (Low Latency Queuing) queue management model as a complement to the CSMA/CA protocol to efficiently meet the requirements of the standard in terms of Quality of Service (QoS) for certain types of applications.The third contribution deals with the proposal of an analytical model allowing the study of the CSMA/CA access scheme of the IEEE 802.15.6 standard, in terms of latency and packet delivery rate under the assumption that WBANs are composed of heterogeneous nodes and that each of them generates heterogeneous traffic in terms of priority.The last contribution proposes a security protocol called "Server-Based Secure Key Management for the IEEE 802.15.6 standard" (SBSKM) that allows the standard to address the vulnerability of impersonation attacks, by including a trusted server, responsible for the creation, initialization, and distribution of encryption keys and their renewal, as well as to guarantee the identity of sensors joining the network.Keywords: Body Area Networks (WBANs), IEEE 802.15.6 standard, renewal reward process, priority queues, and impersonation attacks
Fajardo, Nicolas, Kevin Garrick, Xaviere Giroud, Brian Kehn, Andrew Maggio, and Cecilia Read. "WEARABLE WIRELESS BODY AREA NETWORK." International Foundation for Telemetering, 2016. http://hdl.handle.net/10150/624185.
Full textZincarelli, Nicola. "Applicazioni Wireless in Body Area Network." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2015. http://amslaurea.unibo.it/9641/.
Full textMishra, Amitabh. "Modeling and Performance Evaluation of Wireless Body Area Networks for Healthcare Applications." University of Cincinnati / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1439281330.
Full textChintapalli, Sahithi. "Transmission Scheduling Using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System For Minimizing Interference in Wireless Body Area Networks (WBANs)." University of Cincinnati / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1447071467.
Full textJamthe, Anagha. "Mitigating interference in Wireless Body Area Networks and harnessing big data for healthcare." University of Cincinnati / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1445341798.
Full textPletta, Andy, Adam Timmons, Tom Abbeg, and Thomas McBeth. "Wireless Body Area Network for Monitoring Human Kinetics." International Foundation for Telemetering, 2015. http://hdl.handle.net/10150/596353.
Full textThis paper describes a project to implement a body area network to monitor the movements of a human subject. The sensor nodes can measure six degrees of movement by using a three axis accelerometer and three axis gyroscope. The data is transmitted wirelessly from the sensors to a wearable microcontroller. The microcontroller interfaces with a computer application that allows a user to easily analyze and interpret the stored data.
Chakraborty, Suryadip. "Wireless Body Area Network in Real-time Monitoring Application." University of Cincinnati / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1384428110.
Full textVinod, Kalkotwar Divya. "Wireless Body Area Network for Patient Monitoring in Hospitals." Thesis, KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT), 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-206121.
Full textIbraheem, Ali Ahmed Younis. "Implanted Antennas and Intra-Body Propagation Channel for Wireless Body Area Network." Diss., Virginia Tech, 2014. http://hdl.handle.net/10919/50936.
Full textPh. D.
Eljamaly, Omar. "Low-power wireless body area sensor network communication sub-systems." Thesis, University of Surrey, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.479515.
Full textZhou, Yang. "Energy efficient wireless body area network design in health monitoring scenarios." Thesis, University of British Columbia, 2017. http://hdl.handle.net/2429/60952.
Full textApplied Science, Faculty of
Electrical and Computer Engineering, Department of
Graduate
Lo, Geoffrey S. "Wireless body area network node localization using small-scale spatial information." Thesis, University of British Columbia, 2012. http://hdl.handle.net/2429/43256.
Full textAmer, Waleed. "Near field sensing and antenna design for wireless body area network." Thesis, University of Newcastle upon Tyne, 2016. http://hdl.handle.net/10443/3272.
Full textVirk, M. (Muhammad). "Design and implementation of a multi-purpose Wireless Body Area Network." Master's thesis, University of Oulu, 2013. http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201306061569.
Full textHussain, Z. (Zafar). "Performance evaluation of wake-up radio based wireless body area network." Master's thesis, University of Oulu, 2016. http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfioulu-201611052965.
Full textSalehi, Shahraki Ahmad. "Data flow and access control policy models in wireless body area network for healthcare." Thesis, Queensland University of Technology, 2016. https://eprints.qut.edu.au/101501/1/Ahmad_Salehi%20Shahraki_Thesis.pdf.
Full textKasparek, Alexander J. "Secure Key Agreement for Wearable Medical Devices." Digital WPI, 2019. https://digitalcommons.wpi.edu/etd-theses/1333.
Full textKim, Jeong Ki. "Low-Power RF Front-End Design for Wireless Body Area Networks." Diss., Virginia Tech, 2011. http://hdl.handle.net/10919/77097.
Full textPh. D.
Arrobo, Gabriel. "Improving the Throughput and Reliability of Wireless Sensor Networks with Application to Wireless Body Area Networks." Scholar Commons, 2012. http://scholarcommons.usf.edu/etd/4279.
Full textAulery, Alexis. "Architecture of Ultra Low Power Node for Body Area Network." Thesis, Lorient, 2016. http://www.theses.fr/2016LORIS419/document.
Full textWireless Body Sensor Network (WBSN) is a promising technology that can be used in a lot of application domains from health care to Human Machine Interface (HMI). The BoWI project ambition is to evaluate and design a WBSN that can be used in various applications with daily usage and accessible to the public. This necessitates to design a ultra-low power node that reach a day of use without discomfort for the user. The elected solution is to design a node that operates with the power budget similar to what can be provided by the state of the art of the energy harvesting. An Application Specific Integrated Circuit (ASIC) solution is privileged in order to meet the integration and low power constraints. Designing the dedicated architecture required a preliminary study at several level which are: a state of the art of the energy harvesting in order to determine the objective of energy/power budget of our system, A study of the usage of the system to determine and select typical application cases. A study of the algorithms to address the selected applications while considering the implementation viability of the solutions. The power budget objective is set to 100µW. The application selected are the posture recognition, the gesture recognition and the motion capture. The algorithmic solution proposed are a data-fusion based on an Extended Kalman FIlter (EKF) with the addition of a classification using Principal Component Analysis (PCA). The implementation tool used to design the architecture is an High Level Synthesis (HLS) solution. Implementation results mainly focus on the EKF since this is by far the most power consuming digital part of the system. Using a 28nm technology the power budget objective can be reached for the algorithmic part. A study of the top level management of all components of the node is done in order to estimate performances of the system in real application case. This is possible using an activity detection which dynamically estimates the computing load required and then save a maximum of energy while the node is still
Pérez, Simbor Sofía. "In-body to On-body Experimental UWB Channel Characterization for the Human Gastrointestinal Area." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2019. http://hdl.handle.net/10251/133034.
Full text[CA] La població mundial a països desenvolupats està envellint-se i enfrontant-se a un augment d'infermetats principalment causades per la edat. Les noves tecnologies mèdiques poden ajudar a detectar, diagnosticar i tractar aquestes malalties, estalviant diners, temps i recursos sanitaris. Els dispositius implantables sense fils han generat un nou panorama per a les noves generacions de dispositius mèdics. Les freqüències com la banda de UWB estan sent considerades per a les futures tecnologies implantables. La reduïda grandària de les antenes, la baixa potència de transmissió i les altes velocitats de dades son característiques buscades per als dispositius implantables. Per contra, els éssers humans depenen de la freqüència en el sentit que a majors freqüències, majors les pèrdues per propagació quan el senyal travessa el cos humà d'interior a exterior. Per solventar aquestes pèrdues el canal de propagació s'ha d'entendre i conèixer de la millor manera possible. Aquesta tesi doctoral te com a objectiu caracteritzar el canal de radio freqüència (RF) per a la nova generació de dispositius mèdics implantables. S'han emprat tres metodologies diferents per a realitzar aquesta caracterització: simulacions software, mesures amb fantomes i experiments amb animals vius. Els experiments amb fantomes es van realitzar a un sistema de mesures dissenyat expressament per a les transmissions de dins a fora del cos humà a les freqüències UWB. També es van utilitzar un contenidor per als fantomes de dues capes, imitant l'area gastrointestinal dels humans. Per als experiments a animals es van emprar porcs, replicant els experiments al laboratori en fantomes de la forma més semblant possible. Les simulacions software foren dissenyades per a imitar les experiments amb fantomes i animals. Després dels experiments el canal de propagació es va investigar exhaustivament des del domini freqüèncial i temporal. S'ha observat com les antenes en transmissió i recepció afecten al senyal, la influència de la grassa, la forma del contenidor de fantoma i les possibles contribucions multicamí. Finalment es proposa un nou model de propagació per a les baixes freqüències UWB (3.1 a 5.1 GHz) per a la zona GI del cos humà. El model es va validar utilitzant les tres metodologies abans esmentades i també foren comparades amb model ja existents a la literature. Finalment des d'un punt de vista aplicat, el canal es va avaluar per al senyal UWB a baixes freqüències (60 MHz). A més a més, per a la nova generació de marcapassos sense fil es va investigar el canal des d'un punt de vista de seguretat de dades. Els resultats obtinguts a aquesta tesi confirmen els avantatges d'emprar la banda de freqüències UWB per a la nova generació de dispositius médics implantables.
[EN] The current global population in developed countries is becoming older and facing an increase in diseases mainly caused by age. New medical technologies can help to detect, diagnose and treat illness, saving money, time, and resources of physicians. Wireless in-body devices opened a new scenario for the next generation of medical devices. Frequencies like the Ultra Wide-band (UWB) frequency band (3.1 - 10.6 GHz) are being considered for the next generation of in-body wireless devices. The small size of the antennas, the low power transmission, and the higher data rate are desirable characteristics for in-body devices. However, the human body is frequency ependent, which means higher losses of the radio frequency (RF) signal from in- to out-side the body as the frequency increases. To overcome this, the propagation channel has to be understood and known as much possible to process the signal accordingly. This dissertation aims to characterize the (RF) channel for the future of in-body medical devices. Three different methodologies have been used to characterize the channel: numerical simulations, phantom measurements, and living animals experiments. The phantom measurements were performed in a novel testbed designed for the purpose of in-body measurements at the UWB frequency band. Moreover, multi-layer high accurate phantoms mimicking the gastrointesintal (GI) area were employed. The animal experiments were conducted in living pigs, replicating in the fairest way as possible the phantom measurement campaigns. Lastly, the software simulations were designed to replicate the experimental measurements. An in-depth and detail analysis of the channel was performed in both, frequency and time domain. Concretely, the performance of the receiving and transmitting antennas, the effect of the fat, the shape of the phantom container, and the multipath components were evaluated. Finally, a novel path loss model was obtained for the low UWB frequency band (3.1 - 5.1 GHz) at GI scenarios. The model was validated using the three methodologies and compared with previous models in literature. Finally, from a practical case point of view, the channel was also evaluated for UWB signals at lower frequencies (60 MHz) for the GI area. In addition, for the next generation of leadless pacemakers the security link between the heart and an external device was also evaluated. The results obtained in this dissertation reaffirm the benefits of using the UWB frequency band for the next generation of wireless in-body medical devices.
Pérez Simbor, S. (2019). In-body to On-body Experimental UWB Channel Characterization for the Human Gastrointestinal Area [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/133034
TESIS
Jaff, Bestoon Hussain. "A Wireless Body Area Network System for Monitoring Physical Activities and Health-Status via the Internet." Thesis, Uppsala University, Department of Information Technology, 2009. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-107544.
Full textRecent technological advances in wireless communications, mobile computation, and sensor technologies have enabled the development of low-cost, miniature, lightweight,intelligent wireless sensor devices or “motes”. A collection of these devices can beplaced strategically on the key positions of the human body and connected by meansof a wireless network to form a Wireless Body Area Network (WBAN).
WBAN has recently attracted a great deal of attention from researchers both inacademia as well as industry. This is primarily due to its unique capabilities and promising applications in areas like healthcare, fitness, sports, military and security. Inthe healthcare domain, WBAN promises to revolutionize healthcare system throughallowing inexpensive, unobtrusive, non-invasive, ambulatory monitoring of human’shealth-status anytime, anywhere.
In this thesis, we propose a WBAN-based prototype system for remotely monitoring mobile user’s physical activities and health-status via the Internet. The system consistsof a WBAN and a remote monitoring server (RS). The WBAN comprises a personalserver (PS) and a number of custom-made wireless sensor nodes each featuring amotion sensor for monitoring physical activity, and a temperature sensor formonitoring body temperature. The PS is a minicomputer equipped with a GPSreceiver for tracking and monitoring user’s location, a ZigBee module forcommunication with the sensor nodes, and a GPRS module for communication withthe RMS. The RMS is an internet enabled PC.
The sensors measure body motions and temperature and send the measurement datato the PS via a ZigBee network. The PS collects the data, process them and uploadsthem via GPRS to the RMS where the data can be visualized and displayed for userinspection and/or stored in a filesystem/database for post analysis.
Currently the system is in a prototype phase and is developed as a proof-of-concept.The proposed system, once perfected, can be used in different application scenarios.For example, for remotely monitoring elderly people, people with disabilities, patientsundergoing physical rehabilitations, athletes or soldiers during training/exercises, etc.
Li, Kejia. "Custom biomedical sensors for application in wireless body area networks and medical device integration frameworks." Diss., Kansas State University, 2012. http://hdl.handle.net/2097/14632.
Full textDepartment of Electrical & Computer Engineering
Steve Warren
The U.S. health care system is one of the most advanced and costly systems in the world. The health services supply/demand gap is being enlarged by the aging population coupled with shortages in the traditional health care workforce and new information technology workers. This will not change if the current medical system adheres to the traditional hospital-centered model. One promising solution is to incorporate patient-centered, point-of-care test systems that promote proactive and preventive care by utilizing technology advancements in sensors, devices, communication standards, engineering systems, and information infrastructures. Biomedical devices optimized for home and mobile health care environments will drive this transition. This dissertation documents research and development focused on biomedical device design for this purpose (including a wearable wireless pulse oximeter, motion sensor, and two-thumb electrocardiograph) and, more importantly, their interactions with other medical components, their supporting information infrastructures, and processing tools that illustrate the effectiveness of their data. The GumPack concept and prototype introduced in Chapter 2 addresses these aspects, as it is a sensor-laden device, a host for a local body area network (BAN), a portal to external integration frameworks, and a data processing platform. GumPack sensor-component design (Chapters 3 and 4) is oriented toward surface applications (e.g., touch and measure), an everyday-carry form factor, and reconfigurability. Onboard tagging technology (Chapters 5 and 6) enhances sensor functionality by providing, e.g., a signal quality index and confidence coefficient for itself and/or next-tier medical components (e.g., a hub). Sensor interaction and integration work includes applications based on the GumPack design (Chapters 7 through 9) and the Medical Device Coordination Framework (Chapters 10 through 12). A high-resolution, wireless BAN is presented in Chapter 8, followed by a new physiological use case for pulse wave velocity estimation in Chapter 9. The collaborative MDCF work is transitioned to a web-based Hospital Information Integration System (Chapter 11) by employing database, AJAX, and Java Servlet technology. Given the preceding sensor designs and the availability of information infrastructures like the MDCF, medical platform-oriented devices (Chapter 12) could be an innovative and efficient way to design medical devices for hospital and home health care applications.
Jimenez, Guizar Arturo Mauricio. "Communications coopératives dans les réseaux autour du corps humain pour la capture du mouvement." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI091/document.
Full textWireless Body Area Networks (WBAN) refers to the family of “wearable” wireless sensor networks (WSN) used to collect personal data, such as human activity, heart rate, sleep sequences or geographical position. This thesis aims at proposing cooperative algorithms and cross-layer mechanisms with WBAN to perform large-scale individual motion capture and coordinated group navigation applications. For this purpose, we exploit the advantages of jointly cooperative and heterogeneous WBAN under full/half-mesh topologies for localization purposes, from on-body links at the body scale, body-to-body links between mobile users of a group and off-body links with respect to the environment and the infrastructure. The wireless transmission relies on an impulse radio Ultra-Wideband (IR-UWB) radio (based on the IEEE 802.15.6 standard), in order to obtain accurate peer-to-peer ranging measurements based on Time of Arrival (ToA) estimates. Thus, we address the problem of positioning and ranging estimation through the design of cross-layer strategies by considering realistic body mobility and channel variations. Our first contribution consists in the creation of an unprecedented WBAN measurement database obtained with real experimental scenarios for mobility and channel modelling. Then, we introduce a discrete-event (WSNet) and deterministic (PyLayers) co-simulator tool able to exploit our measurement database to help us on the design and validation of cooperative algorithms. Using these tools, we investigate the impact of nodes mobility and channel variations on the ranging estimation. In particular, we study the “three-way ranging” (3-WR) protocol and we observed that the delays of 3-WR packets have an impact on the distances estimated in function of the speed of nodes. Then, we quantify and compare the error with statistical models and we show that the error generated by the channel is bigger than the mobility error. In a second time, we extend our study for the position estimation. Thus, we analyze different strategies at MAC layer through scheduling and slot allocation algorithms to reduce the impact of mobility. Then, we propose to optimize our positioning algorithm with an extended Kalman filter (EKF), by using our scheduling strategies and the statistical models of mobility and channel errors. Finally, we propose a distributed-cooperative algorithm based on the analysis of long-term and short-term link quality estimators (LQEs) to improve the reliability of positioning. To do so, we evaluate the positioning success rate under three different channel models (empirical, simulated and experimental) along with a conditional algorithm (based on game theory) for virtual anchor choice. We show that our algorithm improve the number of positions estimated for the nodes with the worst localization performance
Sheriff, Nathirulla. "Time Synchronization In ANT Wireless Low Power Sensor Network." Thesis, Tekniska Högskolan, Högskolan i Jönköping, JTH, Data- och elektroteknik, 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hj:diva-15068.
Full textLiu, Lingfeng. "Cooperative wireless channel characterization and modeling: application to body area and cellular networks." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2012. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209722.
Full textIn the part of BANs, the dynamic narrowband on-body channels under body motions are modeled statistically on their temporal and spatial fading based on anechoic and indoor measurements. Common body scattering is observed to form inter-link correlation between links closely distributed and between links having synchronized movements of communication nodes. An analytical model is developed to explain the physical mechanisms of the dynamic body scattering. The on-body channel impacts to simple cooperation protocols are evaluated based on realistic measurements.
In the part of cellular networks, the cluster-level multi-link COST 2100 MIMO channel model is developed with concrete modeling concepts, complete parameterization and implementation methods, and a compatible structure for both single-link and multi-link scenarios. The cluster link-commonness is introduced to the model to describe the multi-link properties. The multi-link impacts by the model are also evaluated in a distributed MIMO system by comparing its sum-rate capacity at different ratios of cluster link-commonness.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished
Celik, Numan. "Wireless graphene-based electrocardiogram (ECG) sensor including multiple physiological measurement system." Thesis, Brunel University, 2017. http://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/15698.
Full textСеменець, В. В., В. С. Чумак, І. В. Свид, О. В. Зубков, О. В. Воргуль, and Н. В. Бойко. "Designing the Structure of a General-Purpose Telemedicine Complex." Thesis, MC&FPGA, 2021. https://openarchive.nure.ua/handle/document/18108.
Full textPetäjäjärvi, J. (Juha). "Low-power wireless communications in the Internet of Things:solutions and evaluations." Doctoral thesis, Oulun yliopisto, 2018. http://urn.fi/urn:isbn:9789526219196.
Full textTiivistelmä Esineiden internet (Internet of Things, IoT) mahdollistaa jo laajan kirjon erilaisia ratkaisuja ympäristön monitorointiin ja laitteiden hallintaan hyödyntäen sekä langattomia että langallisia verkkoja. Usea hyvin tunnettu tutkimusorganisaatio on arvioinut, että vuonna 2020 IoT laitteiden määrä tulee olemaan kymmenissä miljardeissa. Se luo väistämättä haasteita laitteiden sijoittamisessa, hallinnassa ja kunnossapidossa. Tämä väitöskirja keskittyy tarjoamaan ratkaisuja, jotka voivat helpottaa langattomien IoT laitteiden sijoittamisessa ja kunnossapidossa. IoT sovellusten laaja kirjo vaatii erilaisia langattomia radioteknologioita, jotta sovellukset voitaisiin toteuttaa, muun muassa, mahdollisimman energiatehokkaasti. Langattomassa kehoverkossa (wireless body area network, WBAN) käytetään usein hyvin lyhyitä langattomia linkkejä. WBAN on soveltuva esimerkiksi lihasten aktiivisuus mittauksessa ja mittaustiedon siirtämisessä talteen varastointia ja prosessointia varten. Linkki voidaan toteuttaa käyttäen ilmaa rajapintana, tai vaihtoehtoisesti, kehoa. Tässä työssä on näytetty, että käytettäessä kehoa siirtotienä, elektrodien sijainnilla on merkitystä signaalin vaimennuksen kannalta. Kotiautomaatio IoT sovellukset ovat tyypillisesti toteutettu käyttäen langatonta likiverkkoa, jossa linkin pituus sisätiloissa on alle 30 metriä. Jotta päästäisiin eroon pariston vaihto-operaatiosta tai ainakin vähennettyä niiden määrää, herätevastaanotinta käyttämällä olisi mahdollista parantaa laitteiden energiatehokkuutta. Herätevastaanotin konsepti ja tämänhetkistä huipputasoa edustavien vastaanottimien suorituskyky ovat esitetty. Lisäksi, on ehdotettu menetelmä joka takaa energian saannin passiiviselle IoT laitteelle. IoT sovellukset jotka tyytyvät vähäiseen kaistanleveyteen voidaan toteuttaa matalatehoisella laajan alueen verkolla (low-power wide area network, LPWAN). Yhden LPWAN teknologian, nimeltään LoRaWAN, suorituskykyä on evaluoitu. Tulosten perusteella suositus on hyödyntää kyseistä teknologiaa ei-kriittisissä sovelluksissa
Karvonen, H. (Heikki). "Energy efficiency improvements for wireless sensor networks by using cross-layer analysis." Doctoral thesis, Oulun yliopisto, 2015. http://urn.fi/urn:isbn:9789526207506.
Full textTiivistelmä Tässä väitöskirjassa ehdotetaan protokollakerrosten välistä tietoa hyödyntäviä (cross-layer) lähestymistapoja, jotka mahdollistavat energiatehokkuuden parantamisen langattomissa sensori- ja kehoverkoissa. Työ kohdistuu fyysisen- ja kanavanhallintakerroksen välisen vuorovaikutuksen tutkimiseen. Fyysisen- ja kanavanhallintakerrosten analyysissä huomioidaan niiden tärkeimmät ominaisuudet ja tutkitaan kerrosten yhteistä energiatehokkuutta. Lisäksi kerrosten välistä analyysiä sovelletaan verkkotasolle tutkimalla hierarkkisen verkon energiatehokkuutta. Tavoitteena on energiatehokkuuden parantamisen mahdollistaminen siten, että merkittäviä muutoksia nykyisiin standardeihin ja tekniikoihin ei tarvitse tehdä hyödyntääkseen ehdotettuja menetelmiä. Tutkitut sensoriverkkoskenaariot hyödyntävät heräteradiota. Väitöskirjassa ehdotetaan geneerinen heräteradiopohjainen kanavanhallintaprotokolla (GWR-MAC), jolla parannetaan energiatehokkuutta vähentämällä turhaa kanavan kuuntelua. Kerrosten välinen malli kehitetään ensin yleisellä tasolla ja sen avulla tutkitaan virheenkorjauskoodisuhteen valinnan vaikutusta lähetysperiodin pituuteen ja energiatehokkuuteen tähtitopologiaan pohjautuvissa sensoriverkoissa. Sitten väitöskirjassa ehdotetaan energiatehokkuusmalli älykkäälle GWR-MAC -protokollaan perustuvalle hierarkkiselle arkkitehtuurille ja sen suorituskykyä vertaillaan toimintajaksoperiaatteella toimivaan lähestymistapaan. Eri kerroksilla olevien laitteiden väliset vuorovaikutukset huomioidaan heräteradio- ja toimintajaksoperiaatteella toimivien verkkojen suorituskykyvertailussa tapahtumatiheyden funktiona. Kolmas malli kohdistuu virheenkorjauskoodisuhteen ja datapaketin hyötykuorman pituuden energiatehokkuusvaikutuksen tutkimiseen IEEE 802.15.6 -standardiin perustuvissa langattomissa kehoverkoissa. Analyyttinen mallinnus ja Matlab-ohjelmiston avulla tuotetut simulointitulokset osoittavat selvästi energiatehokkuushyödyt, jotka saavutetaan ehdotettuja menetelmiä käyttämällä. Kehitetty GWR-MAC -protokolla, analyyttiset mallit ja tulokset ovat hyödynnettävissä sensori- ja kehoverkkotutkijoiden toimesta. Tämän väitöskirjan tavoitteena on myös näiden ajankohtaisten aiheiden jatkotutkimuksen stimulointi sekä lyhyen kantaman viestinnän kehityksen vauhdittaminen, sillä niillä on erittäin merkittävä rooli tulevaisuuden yhteen liittyvissä verkoissa, kuten esineiden ja asioiden Internetissä
Niemelä, V. (Ville). "Evaluations and analysis of IR-UWB receivers for personal medical communications." Doctoral thesis, Oulun yliopisto, 2017. http://urn.fi/urn:isbn:9789526215037.
Full textTiivistelmä Erittäin laajakaistainen impulssiradioteknologia (IR-UWB) tarjoaa potentiaalisen vaihtoehdon yksinkertaisille, edullisille ja matalan tehonkulutuksen omaaville lähetin-vastaanotin-ratkaisuille, jotka soveltuvat lyhyen kantaman sensoriverkkoihin. Nämä sensoriverkot ovat monikäyttöisiä soveltuen esimerkiksi tulevaisuuden esineiden internetin (IoT) tiedonsiirtoratkaisuiksi. Esimerkiksi sairaanhoidon ja terveydenhuollon asiayhteyksissä käytetään monesti termiä langaton kehoverkko (WBAN), joka voidaan asentaa monenlaisiin eri sovelluskohteisiin kuten autoon tai vaikkapa robotin "keholle". Tässä väitöskirjassa on tutkittu tietokonesimulaatioiden avulla erilaisten IR-UWB vastaanotinrakenteiden suorituskykyä sairaalaympäristöä mallintavissa radiokanavissa. Tutkimuksen painopiste on vastaanottimissa, jotka kykenevät vastaanottamaan joko IEEE 802.15.4-2015- tai IEEE 802.15.6-2012-standardeissa määritellyn signaalin. Sairaalaympäristöä mallintavat radiokanavat perustuvat kahden toisistaan riippumattoman tutkijaryhmän mallinnuksiin, jotka sisältävät sekä keholta-keholle että keholta-kehon ulkopuolelle -radiokanavamallit. Energiailmaisin (ED) ja erilaiset harava-vastaanottimet ovat niitä vastaanotinrakenteita, joita tähän väitöskirjaan kuuluvissa artikkeleissa on arvioitu ja vertailtu. Yhtä vastaanotinrakennetta on myös analysoitu tarkemmin, kun havaittiin, etteivät kyseistä rakennetta koskevat simulaatiotulokset vastanneet oletettuja teoreettisia bittivirhetodennäköisyyksiä. Tutkimuksessa kehitettiin lisäksi olemassa olevien standardien ratkaisuihin liittyviä parannusehdotuksia, joita esitettiin muutamissa tähän väitöskirjaan sisällytetyissä artikkeleissa. Yhdestä ehdotuksesta tehtiin myös PCT-sopimuksen alainen patentointihakemus. Lisäksi yhdessä tähän väitöskirjaan sisällytetyssä artikkelissa on paitsi laaja kirjallisuuskatsaus sisältäen katsauksen muiden tekemiin IR-UWB- tutkimuksiin, myös olemassa olevien standardien fyysisten kerroksien määritykset koskien IR-UWB-teknologiaa ja tärkeimmät maailmanlaajuiset UWB-tekniikkaa koskevat signaalin tehotiheysmääräykset
Jeong, Jihoon. "Low Power Merged LNA and Mixer Design for Medical Implant Communication Services." Thesis, Virginia Tech, 2012. http://hdl.handle.net/10919/31152.
Full textMaster of Science
Wåhlin, Peter. "Enhanching the Human-Team Awareness of a Robot." Thesis, Mälardalens högskola, Akademin för innovation, design och teknik, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mdh:diva-16371.
Full textAnvändningen av autonoma robotar i vårt samhälle ökar varje dag och en robot ses inte längre som ett verktyg utan som en gruppmedlem. Robotarna arbetar nu sida vid sida med oss och ger oss stöd under farliga arbeten där människor annars är utsatta för risker. Denna utveckling har i sin tur ökat behovet av robotar med mer människo-medvetenhet. Därför är målet med detta examensarbete att bidra till en stärkt människo-medvetenhet hos robotar. Specifikt undersöker vi möjligheterna att utrusta autonoma robotar med förmågan att bedöma och upptäcka olika beteenden hos mänskliga lag. Denna förmåga skulle till exempel kunna användas i robotens resonemang och planering för att ta beslut och i sin tur förbättra samarbetet mellan människa och robot. Vi föreslår att förbättra befintliga aktivitetsidentifierare genom att tillföra förmågan att tolka immateriella beteenden hos människan, såsom stress, motivation och fokus. Att kunna urskilja lagaktiviteter inom ett mänskligt lag är grundläggande för en robot som ska vara till stöd för laget. Dolda markovmodeller har tidigare visat sig vara mycket effektiva för just aktivitetsidentifiering och har därför använts i detta arbete. För att en robot ska kunna ha möjlighet att ge ett effektivt stöd till ett mänskligtlag måste den inte bara ta hänsyn till rumsliga parametrar hos lagmedlemmarna utan även de psykologiska. För att tyda psykologiska parametrar hos människor förespråkar denna masteravhandling utnyttjandet av mänskliga kroppssignaler. Signaler så som hjärtfrekvens och hudkonduktans. Kombinerat med kroppenssignalerar påvisar vi möjligheten att använda systemdynamiksmodeller för att tolka immateriella beteenden, vilket i sin tur kan stärka människo-medvetenheten hos en robot.
The thesis work was conducted in Stockholm, Kista at the department of Informatics and Aero System at Swedish Defence Research Agency.