ارزيابي مبتني بر پياده سازي نسخه هاي جديد پروتكل بلوتوث در كاربردهاي نظارت بر سلامت خانگي از راه دور

كارشناسي ارشد

سامانه هاي نظارت بر سلامت از راه دور يا سامانه هاي مراقبت خانگي، نمونه اي از كاربرد اينترنت اشيا در حوزه سلامت هستند كه امروزه پيشرفت هاي زيادي كرده اند و روز به روز در حال توسعه هستند. مصرف انرژي اين سامانه ها به دليل استفاده از باتري براي تامين انرژي و نيز لزوم نظارت مستمر، يك چالش اساسي است كه انتخاب پروتكل كم مصرف و مناسب براي آن ها مي تواند در حل اين مشكل راه گشا باشد. از آن جا كه نسخه‌هاي جديد پروتكل بلوتوث مخصوصاً نسخه‌هاي 2/4 و 5، مصرف انرژي را تا حد زيادي كاهش مي‌دهند و برد قابل قبولي را هم براي اين سامانه ها ايجاد مي كند، براي اين كاربردها بسيار مناسب هستند. با اين حال، اندازه گيري هاي دقيق روي ميزان مصرف انرژي و حداكثر برد قابل پوشش اين پروتكل در داخل منزل انجام نشده است. بنابراين ما در اين پايان‌نامه يك بستر سخت افزاري و نرم افزاري براي ارزيابي ميزان مصرف انرژي پروتكل بلوتوث نسخه 2/4 و 5 ارائه كرده‌ايم. در سامانه طراحي شده يك گجت هوشمند پايش سلامت كه مجهز به ماژول بلوتوث 2/4 و 5 است، اطلاعات خود را به صورت منظم به گوشي تلفن همراه كاربر ارسال مي كند. سناريوهاي طراحي شده به دنبال اندازه‌گيري حداكثر برد قابل پوشش و نيز ميزان مصرف انرژي تلفن همراه و ماژول بلوتوث در بازه‌ زماني معرفي (Advertising) و در هنگام ارسال و دريافت داده در شرايط محيطي مختلف (از جمله شرايط ديد مستقيم و ديد غير مستقيم با وجود موانع معمول در منازل مثل چوب، فلز، بدن و ديوار آجري در ميزان رطوبت‌هاي مختلف) و نيز تنظيمات داخلي مختلف بلوتوث (از جمله تغييرات قدرت سيگنال ارسالي، نرخ ارسال داده و بازه زماني معرفي) مي باشند. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه جنس، ضخامت و تعداد موانع موجود بين فرستنده و گيرنده بلوتوث، بر حداكثر برد قابل پوشش و ميزان مصرف انرژي اين پروتكل، خصوصاً در سمت ماژول، تاثيرگذار است. به طوري كه بيش ترين ميزان مصرف انرژي مربوط به بدن انسان و ديوار آجري است. در خصوص حداكثر برد نيز، در شرايط ديد مستقيم (يعني عدم وجود هيچ مانعي بين فرستنده و گيرنده) بيش ترين برد 108 متر و در مقابل در شرايطي كه موانعي از جنس بدن انسان و ديوار آجري بين فرستنده و گيرنده وجود دارد اين مقدار به ترتيب به 45 و 29 متر كاهش مي يابد. علاوه بر نتايج فوق، رطوبت را نيز مي توان به عنوان يك عامل تاثيرگذار بر ميزان مصرف انرژي، ذكر كرد. مولكول هاي آب با جذب سيگنال هاي با فركانس 4/2 گيگاهرتز (فركانس بلوتوث)، باعث افزايش مصرف انرژي مي شوند. يكي ديگر از يافته هاي اين تحقيق، تاثير محسوس تغيير پارامتر هاي داخلي به خصوص بازه زماني معرفي، بر ميزان مصرف انرژي بود. به طوري كه، هر چه بازه‌ زماني معرفي كوتاه‌تر بود، مصرف انرژي ماژول بلوتوث بيش تر مي شد. زيرا ماژول بايد در يك بازه زماني واحد، تعداد دفعات بيش تري پيام معرفي را ارسال مي كرد تا دستگاه‌هاي مجاور، آن را ببينند. در نهايت، نتايج نشان مي‌دهد كه مصرف انرژي بلوتوث نسخه 5 با نرخ ارسال لايه فيزيكي 2Mb نسبت به حالت 1Mb كاهش پيدا كرده است. همچنين بلوتوث نسخه 5 با نرخ 2Mb در قياس با نرخ 1Mb سرعت ارسال دو برابري دارد، درحالي كه حداكثر برد قابل پوشش توسط آن، حدود 20٪ كاهش مي يابد.

194256

دانشگاه علم و صنعت ايران

شبكه‌هاي كامپيوتري

دكتر عيسي زارع پور