1910

Yüksek Frekanslarda İnsan Derisinin Kablosuz Vücut Alan Ağlarına Etkisi

Mikro elektronik ve entegre devreleri, çip üzerinde sistem tasarımı, kablosuz haberleşme ve düşük güçlü akıllı sensörlerdeki son gelişmeler Kablosuz Vücut Alan Ağlarının (KVAA) gerçekleşmesini sağlamıştır. KVAA insan vücudu işlevlerini ve çevreleyen ortamı inceleyen düşük güçlü, minyatürize edilmiş, invaziv veya invaziv olmayan, hafif telsiz duyarga ağlarının toplamıdır. Bu çeşit ağlarda çeşitli duyarga ağları giysilere, vücuda ve hatta derinin altına yerleştirilmektedir. Ağın kablosuz oluşu ve duyarga ağlarının çeşitliliği birçok pratik ve yenilikçi uygulamalar sayesinde yaşam kalitesini ve sağlığını artırmaktadır. KVAA yardımı ile hasta çok daha geniş bir hareket özgürlüğüne kavuşacak ve hastanın hastane ortamında kalmasına gerek kalmayacaktır. Bu makalede Elektromanyetik (EM) dalgaların deri içerisinde yayılımına göre modellenmesi incelenmiştir. Yayılma özellikleri teorik olarak incelenmiştir. Makalede EM dalgalarının deri ortamında GHz bant aralığında teorik olarak yol kaybı incelenerek, Bit Hata Oranları (BHO) ve yol kaybı hesaplanmıştır. Teorik analizler ve benzetim sonuçları, deri ortamında 30 GHz – 300 GHz bant aralığında kablosuz haberleşmenin sağlanabileceğini göstermekte ve bu alandaki birkaç önemli hususu vurgulamaktadır.

Anahtar Kelimeler:

Deri Altı Duyarga Düğümü, Elektromanyetik Modelleme, Hasta Takip, Kablosuz Vücut Alan Ağları, Sağlık Hizmeti

Human Skin Effects in Wireless Body Area Networks at High Frequencies

Recent developments in intelligent low-power sensors, microelectronics, system-on-chip design, integrated circuits and wireless communication have allowed the realization of a Wireless Body Area Network (WBAN). A WBAN is a combination of miniaturized, low-power, invasive/non-invasive lightweight wireless sensor nodes that monitor the human body functions and the surrounding environment. In these networks various sensor nodes are attached on clothing or on the body or even implanted under the skin. The wireless network and the wide variety of sensors offer numerous new, practical and innovative applications to improve health care and the quality of life. With the help of WBAN the patient experiences a greater physical mobility and is no longer compelled to stay in the hospital. In this paper the skin communication channel is modelled considering the propagation of Electromagnetic (EM) waves in skin. The propagation characteristics are investigated using a theoretical approach. More specifically, the paper sets the theoretical background for examining the path loss of EM waves propagating in skin in the GHz range and determines the incurred path loss and Bit Error Rate (BER). The theoretical analysis and the simulation results prove the feasibility of wireless communication in the 30 GHz – 300 GHz band in skin and highlight several important aspects in this field.

Keywords:

Subcutaneous Sensor, Electromagnetic Modelling, Patient Tracking, Wireless Body Area Network, Healthcare,

PDF

___

Akkaş, M.A. 2016. Terahertz Channel Modelling of Wireless Ultra-Compact Sensor Networks Using Electromagnetic Waves." IET Communications
Akyildiz, Ian F. ve Josep M. J. 2010. Electromagnetic wireless nanosensor networks." Nano Communication Networks, Cilt 1.1, 3-19.
Akyildiz, Ian F., vd., 2012 "Monaco: fundamentals of molecular nano-communication networks." IEEE Wireless Communications, Cilt 19.5, 12-18
Atakan, B. ve Akan. O.B., 2007 An information theoretical approach for molecular communication." BioInspired Models of Network, Information and Computing Systems, 2007. Bionetics 2007. 2nd. IEEE,.
Atakan, B., Akan, O. B. , ve Sasitharan B., 2012. Body area nanonetworks with molecular communications in nanomedicine. IEEE Communications Magazine, Cilt 50.1, 28-34
Çoşkun, A., 2011 Hücrelerarası İletişim ve Haberleşme", Bilim ve Teknik, Eylül.
Dixon, Richard A. ve Christopher J. L.., 1990, Molecular communication in interactions between plants and microbial pathogens." Annual review of plant biology, Cilt 41.1, 339-367
Gandhi, Om P. ve Abbas R.. 1986. Absorption of millimeter waves by human beings and its biological implications." IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Cilt 34.2, 228-235
Giné, L. ve Akyildiz I., 2009 . Molecular communication options for long range nanonetworks." Computer Networks, Cilt 53.16, 2753-2766.
Ghodgaonkar, D. K., Vasundara V. ve Vijay K., 1989. A free-space method for measurement of dielectric constants and loss tangents at microwave frequencies. IEEE transactions on Instrumentation and measurement, Cilt 38.3, 789-793.
Nakano, T., vd. 2012. Molecular communication ve networking: Opportunities and challenges IEEE transactions on nanobioscience 11.2 135-148
Pierobon, M. ve Akyildiz, I.F., 2010. A physical end-to-end model for molecular communication in nanonetworks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Cilt 28.4, 602-611.
Roh, W. 2014. Millimeter-wave beamforming as an enabling technology for 5G cellular communications: theoretical feasibility and prototype results." IEEE Communications Magazine, Cilt 52.2, 106-113
Wilkinson, P., Millington F. ve R. Skin, 2009. Cambridge: Cambridge University Press. pp. 49–50. ISBN 978-0-521-10681-8.