无线体域网隐私保护机制研究综述

无线体域网(WBAN)是由若干可穿戴或可植入设备及其传输节点、处理节点组成的网络结构,是当前医疗物联网重要应用方向之一.网络中的设备收集用户生理数据,通过无线技术将其发送到远端的医疗服务器,然后医疗服务提供商则通过网络访问服务器,从而为佩戴者提供服务.然而,鉴于无线网络的开放性和移动性,若WBAN中的信息被窃取、伪造或...     

一种基于反馈调节的无线体域网功率控制算法

无线体域网中节点功率控制需要根据当前链路状况动态调节,信号强度反映的链路状况和固定的函数模型在人体环境变化下能耗较大。针对上述问题,提出一种反馈调节算法,以合理选择功率等级。采用链路质量均值表征链路状况,用比例、积分、微分算法进行反馈控制。实验结果表明,与传统乘增加减算法和动态姿势推测算法相比,在保证97.6%包接收率的前提下,该算法的节点平均能耗分别减少17.3 m W和13.7 m W,网络生存期平均提高28.7%和23.4%。     

基于优先级的无线体域网MAC协议研究

由于体域网节点能量有限,不易更换,因此降低节点能耗,对延长节点和网络生存期十分重要。针对体域网在医疗领域应用的特点,根据数据业务类型和数据量的大小,采用设置优先级的策略,提高节点发包成功率,降低碰撞,以达到减少网络整体时延,降低节点能耗的目的。     

无线体域网节能策略综述

作为无线传感器网络的一个重要分支,无线体域网因其便携、可移动的特点受到各个领域的广泛关注.然而,节点难以得到充电或替换使得能耗问题日益凸显.针对节点能量受限问题,在简要介绍无线体域网结构和特点的基础上,结合已有的研究,分别从物理层、MAC层和网络层等方面分析并总结了已有的节能策略.最后,根据应用需求,提出了几点研究设想.     

一种面向无线体域网的低能耗数据融合隐私保护算法

无线体域网能够借助低能耗高精度传感技术实时采集并分析多种模态的人体健康体征数据,需要在数据传输过程中对关系到个人隐私的健康敏感数据进行保护.针对无线体域网数据融合过程中的隐私保护需求提出一种针对性更强的低能耗数据融合SMART-RR算法,利用人体健康数据存在周期重复性和健康数据冗余特点,提出不等长时间间隔、加入重复性归约因子的数据融合策略.仿真实验表明,SMART-RR算法是一种数据通信量小、高隐私保护性和高精确度的低能耗数据融合隐私保护算法,在面向无线体域网的人体健康体征数据采集分析领域具有一定应用价值.     

基于PID神经网络的无线体域网功率控制算法研究

无线体域网络(WBSN,Wireless Body Sensor Networks)在远程医疗保健、特殊人群监护等领域的应用已引起广泛关注。能量严格受限的场景使WBSN对节点的能耗要求非常高,因此能量消耗问题已经成为了对于无线体域网发展的主要挑战,而功率控制可以有效的节省能量的消耗。本文设计了一种基于比例,积分,微分的神经网络SPIDNN（Single-out PID Proportion Integral Differential Neural Network）自适应网络功率机制来动态调整无线体域网中传感器节点的发射功率控制方法,是一种利用具有自学习的PID控制算法来动态的调整发射功率的大小。通过实验将所提算法与体域网中网内经典功率控制算法乘增加减（MIAD Multiplicative Increase Additive Decrease)算法以及传统基于偏差的比例,积分,微分(PID Proportion Integral Differential)控制算法进行了对比,实验结果证明,该算法不仅提高了收包率,保证了链路的质量,而且在相同的实验环境下,发送2000个数据包的总耗能分别降低了20%以及16.6%,该算法在性能上优于MIAD和PID控制算法,为无线体域网中传感器的控制节能问题提供了一个较好的解决方案。     

基于网络编码的体域网可靠数据传输方法研究

随着电子技术的迅速发展,以能够检测及采集人体生理数据、应用于健康监控、医疗保健、体育竞技等领域的体域网应用越来越广泛。但是由于人体姿态处于不停移动变化中,无线体域网的网络环境很不稳定,数据传输的可靠性较低。针对这一问题,本文引入网络编码技术,以简化的网络拓扑为模型提出一种基于网络编解码的中继算法,并分析了该算法的网络传输可靠性。最后,以丢包率作为网络可靠性衡量指标,仿真结果表明:该算法与传统的数据传输算法相比,在一定程度上提高了数据传输的可靠性。     

无线体域网(WBAN)应用关键技术研究

详细介绍了无线体域网(WBAN)的关键技术中的路由协议和传感器技术,介绍了WBAN的组成和无线传感器网络(WSN)系统,描述了组件级功耗优化数字信号处理(DSP)核心,并简要概述了IEEE 802.15.6的物理层和介质访问控制层的标准。     

无线体域网技术研究现状与展望

无线体域网(WBAN)技术是当前重要的研究热点,可以应用于医院内患者实时监测和家庭健康护理领域,具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。WBAN对设备的可穿戴性和数据传输的可靠性、安全性提出了更高的要求,技术发展中存在一些需要深入研究和解决的问题。对WBAN关键技术的研究现状和产业化进展进行了综述,并对WBAN技术的未来研究和发展前景进行了展望。     

无线体域网中基于属性加密的数据访问控制方案

作为一种新的电子医疗技术,无线体域网(wireless body area networks,WBANs)将在病情监测中发挥重要作用,安全性及隐私性保护是无线体域网的重要内容.针对WBANs数据访问控制提出一种细粒度的数据访问方法,该方法采用基于属性的数据加密方法,加密者将数据访问结构作为访问策略,当解密者所具有的属性满足该结构时,即可访问该数据,否则,拒绝用户访问.分别从正确性、安全性及能量消耗三方面对方案进行分析.仿真实验结果表明,本方案相对其他方案能量消耗较小.     

基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议

针对无线体域网MAC协议自适应性不高且能效低的问题,提出一种基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议（A-MAC）。对IEEE 802.15.6的超帧结构进行改进,竞争接入阶段和非竞争接入阶段的长度根据产生各优先级数据的节点所占的比例进行调整。竞争接入阶段又被划分为三个子阶段,子阶段的长度根据数据优先级情况进行动态调整。所有节点在竞争接入阶段按照信道接入策略竞争接入信道。最后仿真结果表明,在吞吐量、能耗和网络时延方面,使用A-MAC协议的网络性能明显优于使用IEEE 802.15.6 MAC和CA-MAC协议的网络性能。     

体域网BSN的研究进展及面临的挑战

无线体域网(wireless body area network,WBAN)技术拥有低时延和高灵活性的特点,在医疗保健、病情监控和紧急救护等领域拥有广阔的应用前景.针对目前WBAN密码方案中存在的证书管理开销过大、不支持多用户检索与多密文等值测试等问题,提出了一种支持多密文等值测试的WBAN聚合签密方案.采用基于身份的签密体制,消除了传统公钥密码方案中的证书管理问题,保证了医疗数据的机密性与可认证性.利用聚合签密技术,降低了多用户环境下对医疗密文进行验证的计算开销.引入多密文等值测试技术,实现了多数据用户同时对多医疗密文的安全检索,提高了多用户环境下密文检索的效率.在随机预言模型下,基于计算性Diffie-Hellman困难问题证明了该方案在适应性选择密文攻击下的单向性.与同类方案相比较,该方案支持更多的安全属性,并具有较低的计算开销.

     

无线局域网HCCA接入机制研究

分析IEEE802.11e的服务质量（QOS）调度机制,讨论了IEEE802.11e协议给出的简单调度算法（Simple Scheduler）及其支持可变比特速率业务（VBR）时存在的不足。对简单调度算法进行了改进,提出一种适用于实时VBR业务的调度算法,该算法可以动态地调整服务间隔、每个业务流的发送机会周期（TXOP）。在NS网络模拟器上实现了适用于VBR业务的HCCA调度算法,并进行模拟仿真,对两种调度算法的性能进行比较。仿真结果表明,该机制有效改善了延时和传输效率。     

面向普适健康服务的无线体域传感网

面向普适健康服务的无线体域传感网要求网络满足高速、低功耗的要求。通过采用超宽带技术,结合普适健康服务业务需求,构建了高速、低功耗的无线体域传感网。该网络能够支持多种传感器同时检测,通过高速物理层接口,做到生理信息的及时传输。实际原型系统测试表明:该原型系统能够支持10个以上节点,在3 m范围内提供100 Mbps的网络速率,并且发送节点平均功耗小于10 mW。     

无线体域网中具有生物特征的基于身份的访问控制方案

针对现有无线体域网(WBANs)中的安全和隐私性问题,为了充分利用生物特征的优势来确保WBANs内数据通信的安全性,首次提出了一种具有生物特征的基于身份的隐私保护技术,然后利用该技术在WBANs中提出了一种新的访问控制方法。在安全性方面,在随机预言机模型下是可证明安全的,并且具有机密性、认证性、完整性、不可否认性和匿名性;在性能方面,与现有方案相比,提出方案在计算开销和通信开销方面都具有优势。     

Hash message authentication codes for securing data in wireless body area networks

There are numerous medical applications for the growing use of wireless body area networks (WBANs), including remote patient health monitoring, early illness detection, and computer-assisted rehabilitation. WBAN links many sensor nodes implanted or affixed to the human body to monitor physiological data. WBAN technology has the potential to benefit medical healthcare systems tremendously. However, the gathering and transferring sensitive physiological data in an unprotected environment raises severe security and privacy concerns. The limited resources and broadcast transmission of a WBAN pose grave safety issues in biomedical applications. Keeping sensitive patient data safe during broadcasts is critical in the healthcare business. As a result of the massive memory and processing requirements required by traditional public or private key architectures, tiny sensor nodes cannot use them. WBAN sensor nodes can communicate securely using the KHMAC key-agreement technique proposed in this article. Measurements and confirmations of shared physiological parameters at the transmitter and recipient sensors are key to the proposed protocol KHMAC before communication is established. The proposed KHMAC protocol enables sensors to use their prior session knowledge for secure communication within a predetermined time window. This will shorten the time it takes to establish a shared key, prevent the retransmission of extracted characteristics in the medium and eavesdropping attacks, and preserve the unpredictability of the key. Both the feature extraction and key agreement stages will be shown to have higher precision and lower error rates with KHMAC's proposed key management methodology. The proposed protocol is proven to be more energy and memory efficient than existing key agreement systems.     

无线充电传感器网络能量效率优化研究

本文将SWIPT技术应用到无线充电传感器网络中,提出了一种基于SWIPT的协作传输协议（简称CTS）,利用无线信息和能量的协作传输来提高无线能量传输的效率。在此基础上,设计了一个以最大化网络效用为目的的资源分配策略优化问题,并提出RAPOA算法来求解问题。仿真实验表明CTS最大化了网络效用,提高了无线充电传感器网络的能量传输效率。     

无线体域网隐私保护技术研究

针对无线体域网中存在的隐私保护问题, 对其研究背景、研究意义以及研究现状进行综述, 从数据信息隐私保护和环境信息隐私保护两个角度对现有的研究成果进行了分类阐述, 介绍了攻击模型和安全目标, 说明每一类的关键实现技术, 并总结、分析和比较了各技术间的主要优缺点, 同时根据每一类的应用需求分别提出未来可能的发展趋势和研究方向。     

无线多媒体传感器网络能量均衡的多跳图像传输机制

针对由普通节点和图像节点组成的异构无线多媒体传感器网络,提出了基于图像节点邻域协作压缩的多跳图像传输机制MHIT。该机制在发送图像前,首先根据传输距离和路由跳数判断是否需要压缩图像,若压缩图像后再传输消耗更多能量,则直接发送图像;否则,图像节点将图像压缩任务分发给邻域内的普通节点协作完成,均衡了网络能量消耗,极大地缓解了图像节点的能耗压力。实验结果表明,MHIT有效解决了无线多媒体传感器网络因图像压缩而引发的能量空洞问题,明显延长了网络生存期,特别适合于大规模无线多媒体传感器网络远距离图像传输。