基於雲的 WBAN：下一代可穿戴系統

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  量子運行遠見
• 2023 年 1 月 31 日

對無線體域網 (WBAN)（遍布人體的連接節點）的研究一直在迅速發展。 這些網絡使用電磁波進行通信。 雖然 WBAN 很有前途，但它們有一些限制會降低性能。 一些研究人員正在研究利用雲的充足存儲和計算能力來增強 WBAN 連接。

基於雲的 WBAN 上下文

WBAN 是一個具有不同傳感器、節點和執行器的網絡。 該網絡旨在與人體及其環境協同工作。 為確保穩定的數據交換，網絡必須非常可靠、耗能少、工作距離遠（最遠 5 米）、抗干擾性強並且能夠以不同的傳輸速度工作。 WBAN 最早於 1990 年代在麻省理工學院 (MIT) 創建，用於將電氣設備連接到人體。 從那時起，科學家們一直在努力增加這些設備的帶寬，以便它們可以使用更長時間，同時減少侵入性。 研究人員也一直在努力使這些設備更便宜，以便更多人可以使用它們。

雖然 WBAN 可用於提供更好的醫療可穿戴設備，可以準確掃描和更新實時信息，但這些網絡面臨著幾個重大挑戰。 它們的內存、處理和電源資源有限，這意味著能源管理是一個很大的障礙。 從長遠來看，這些設備需要消耗更少的能量，這樣才能延長電池壽命。 此外，WBAN 需要網絡基礎設施和不同軟件程序的支持，例如遠程程序、數據庫處理和用戶界面。 因此，一些研究人員認為，將這些計算和能源密集型流程轉移到雲端可以大大提高這些網絡的性能。

破壞性影響

關於將 WBAN 數據和處理轉移到雲端的一項更有趣的研究是使用區塊鏈技術來確保數據防篡改。 WBAN 收集了大量敏感和個人數據，包括血壓、心電圖、體溫、腦電波，甚至血液參數。 採集到的信息在醫院、學校、政府部門、疾病研究等行業有著廣泛的應用。 然而，WBAN 的問題在於它們會生成超出其傳感器節點存儲容量的大量數據。 鑑於此限制，醫療技術工程師正在尋求配置 WBAN 以立即將他們收集的信息上傳到雲端。 

將數據存儲在雲中很方便，並且允許更多種類的潛在用戶/利益相關者訪問收集的醫療數據，並將其處理成更廣泛的應用程序。 然而，傳輸到雲端的數據總是會產生安全問題。 更令人擔憂的是，存儲在雲服務器上的醫療信息在上傳時可能面臨更大的被攔截和惡意篡改的風險。

在這裡，醫療技術工程師也在探索使用區塊鏈系統來解決安全問題，因為區塊鏈上的數據可以實現可追溯、匿名和不可替代。 這種技術通常有七層：應用層、合約層、激勵層、共識層、網絡層、數據層和安全層。 這些區塊鏈特性，包括分佈式和具有共識機制，使其成為解決訪問控制和驗證完整性等安全問題的理想選擇。 通過該技術處理的醫療信息將確保隱私和準確性，從而改善醫患關係。

基於雲的WBAN的應用

基於雲的 WBAN 的一些應用可能包括： 

• 更多位於醫院和診所內的超本地數據中心，以確保基於雲的 WBAN 具有接近零的延遲（信號在設備之間傳輸所需的時間）。
• 更快的 WBAN 設備和接口，可以在潛在的醫療緊急情況下更新附近的醫院和診所。
• 每個階段可追溯的數據處理，包括相關更新。 這些功能可以帶來更安全、更準確的電子健康記錄。
• 醫生嚴重依賴 WBAN 數據來準確診斷和製定治療計劃，這可以帶來更好的患者護理。
• 使用 AI 掃描 WBAN 數據並檢測模式，包括數據操縱嘗試。

要評論的問題

• 如果您使用的是 WBAN 設備，有哪些優勢和挑戰？
• 雲還能如何改進 WBAN？