2

.................................................................................................................. 4

1. ......... 21

1.1. ....................................................................................................... 21

1.2. ...................................................................................... 23

1.3. ................................................................... 36

1.4. ........................................................................................... 40

1.5. ......................................................................................................... 45

2.

............................................................... 47

2.1. ....................................................................................................... 47

2.2. 0,5-10

. ................................................................................................................. 48

2.3.

.................................................................................................................. 54

2.4.

............................................................................ 61

2.5.

................................................................................ 69

2.6. ......................................................................................................... 79

3. Э

..................................................... 81

3.1. ....................................................................................................... 81

3.2. .................................... 81

3.3. .... 85

3

3.4.

................................................................................. 91

3.5. Э

.................................................................................................... 97

.............................................................................................................. 104

4. .. 106

............................................................................................................ 106

4.1. ..................................................... 106

4.2. ............................................................................. 109

4.3. ё ............................................................................... 111

4.4.

ё ........................................................................................ 116

.............................................................................................................. 125

......................................................................................................... 126

.......................................................................................... 128

4

,

, ,

, ,

,

,

, ( ).

,

,

,

( ) ,

, ,

.

, ,

( )

.

,

.

,

, ( , )

,

.

.

5

:

, ,

,

, .

Д1-5].

.

( , , , , )

,

.

, ,

.

. Д6,7Ж 4 17%

.

, 70%

.

,

.

.

,

Д8Ж.

.

6

,

, ,

.

,

. ,

,

. ,

,

.

,

.

,

, ё

, ,

.

,

2012 . IEEE 802.15.6

,

[5].

IEEE 802.15.6

:

1) ё

« - » 250 / 1-10

/ ;

7

2)

, , ,

, -

;

3) ё ;

4) ё ;

5) .

ё ,

.

, ,

( ), , Э

2000 Д9-13Ж Э . . .

Д14-20Ж.

.

,

,

,

. ,

, ,

.

,

ё

,

8

,

IEEE

802.15.4 802.15.6.

,

,

,

.

,

;

,

;

;

.

, :

,

,

;

,

;

9

;

,

,

,

,

IEEE 802.15.6;

.

, ,

,

,

.

, :

,

;

,

, IEEE 802.15.6;

,

( , ,

);

10

,

, (

).

-

.

: «

» ( , , , 2008, 2009, 2010, 2011, 2012), 17

«NDES 2009»

( , , 2009), 26-

« PIERS’2009» ( ,

, 2009), XV XVI- « » ( .

, , 2010, 2012), ё

. . . 2010, 2011 ( Э , ,

), I III , ( , , 2011,

2012, 2013), 5, 6, 8 -

« » ( , , 2011, 2012,

2014), 2012 ( , , 2012),

–2013 ( , , 2013).

19 ,

8 ,

, 11 .

11

ё :

, , , . 134

, 43 , 9 .

66 .

Ы.

, ,

, ,

.

:

( ),

, –

( ) (

– ),

/

.

, ,

, , ,

, :

,

, ё ,

, . Э

,

.

12

,

,

IEEE 802.15.6 (2012 ),

.

,

.

ё

.

, ,

( . .

),

.

.

, ,

,

, (

)

.

.

,

:

; , ;

, ,

ё .

,

13

. ,

.

( , )

.

.

, . .

0,5–8 .

.

2

.

Э . . .

ё -43

3-5 . ,

, 3–5

з 5–7 34 з 6–10

64 .

, , 3–5

, 2 – 5 .

,

3 – 5 ( 30 )

, 10 .

х д х х.

« »

, -

14

.

,

.

,

, ё

: d1 d2,

ё ( 10-4)

. « »

: )lg(202

1

d

dL

д .

.

, -

« » ,

.

( з10…15 1 )

« » ,

зλ/2, λ – ,

- .

, ё

( з10…20

). ё

ё .

х .

.

ё

ё :

15

( 3, ё

),

( 3),

, ё

(

4, , ё

).

-43

,

3 - 5

.

.

ё

. ё

ё – 43.

1 / ( ,

ZigBee 40 / ),

Э . 64

/ ё -43 -13 ,

10 , ZigBee. Э

IEEE802.15.6

.

16

дё . ,

1 1% (

ё ).

ы ё ы. ,

ё ,

.

, ,

, .

, ,

, ё ё .

.

.

,

3-5 ,

ZigBee.

- -

«

» (« ») ,

, .

, ё

.

(

).

д д ых х (

« »).

17

ё

, ,

, .

« » .

2 (

), 3 1

.

« »,

- .

д д ых ых .

,

.

« » « ».

10 ,

.

, .

Э ,

.

,

, .

д д ых д (

« »).

,

.

. Э ,

.

18

,

.

,

ё - .

,

,

,

. .

.

,

, .

, ё

(

3200 / ). ,

250 Э . Э

ZigBee.

,

,

, .

,

. Э

.

:

ё ,

19

,

.

,

. ,

, –

- . -

, ,

-

–

,

.

.

,

, - , - ё

.

( ,

,

). ,

ё

( - ё ё

10-3

13 ).

100 / . Э

.

20

–

:

( ) (

ё ,

),

( ) ,

ё ,

,

Э

,

,

- - . Э

.

.

21

1.

1.1.

,

,

,

, . :

- ,

. , ,

( ) ,

;

- ,

, ,

, ;

-

,

;

- , , ,

( ) ,

, ,

.

,

,

.

22

, .

:

,

, ,

,

.

.

( , , , , )

, .

,

, .

. Д6,7Ж

4 17%

. , 70%

.

,

.

.

,

Д8Ж.

,

.

23

,

.

( ) (

– ),

.

IEEE 802.15.6 ,

.

ё

.

1.2.

.

Д21-26Ж

.

Д21Ж

( ).

( ( ) ) ,

ё ,

,

.

ё : (

), ё

; - ,

, - - (

- ); - ,

24

. tmote

sky, 802.15.4,

. 1.1.

. 1.1. Э ( ) ё tmote

sky ( )

. 1.1 ,

ё tmote sky( ) ( )

Э . 100 .

,

(

Network Simulator). 25

5 . ,

DSR (dynamic source routing) SMR (split

multipath routing). ,

7% . Э

2,125 .

25

. 1.1. ё ,

.

tmote sky 250 / 2,4 21 ,

ё 23

-94 0

miTag 250 / 2,4 - - -

MC13213 250 /c 2,4 30 ,

ё 37

-92 -4…2

TelosB 250 /c 2,4 23 -90…-94

-24…0

nRF24L01 2

/

2,4 11 ,

ё 12

-82 -18…0

Д22Ж ,

,

, .

miTag. ,

,

. . miTag

: ,

,

,

web- .

. miTag

ZigBee,

. 1.1. ,

: GPS, ,

26

, , Э ( ё 100 250

).

. 1.2. ё

: ,

; mesh- ,

; ,

,

( , , . .).

. 1.2.

.

: ё ,

, ;

(

).

, , ,

2.4 , -

GE Apex Pro, 400 .

esh- ет Се ве

БНСС

ПлшеТеле

фо

С ед тв

ото

27

Д23Ж LOBIN

, Э , ,

,

(

, ).

(e-textile) .

, ё ё

. . 1.3

LOBIN. 4 :

. 1.3. LOBIN.

1.

, .

WDAD (wearable data-acquisition device)

. WDAD –

ё (WTB, wireless

transmission board, . 1.1).

Э 125 .

2.

(beacon point infrastructure),

, WTB ,

БСС

С те уп вле

я

Etheret

Элект ое

фут олк

С те по ц о

ов

28

. ,

, . 1

2 .

3. ,

(Distribution Points, DP), ad hoc

802.15.4. ,

TCP/IP ё .

ё WTB,

1 2.

DSR.

4. , Ethernet

(WTB ё ),

, ,

, .

, ё .

1.4 , 1 , DP-

( ё ), , . 1.4 ,

, ё Ethernet-

,

. ,

(

,

3.1 / ),

. Ethernet-

( Ethernet-

),

. ,

2%,

29

, .

Э .

. 1.4. ё

( DP) ( ), Ethernet- ( ),

( ).

Д24Ж ,

,

.

( )

.

41

7 . ё

99,68%, ё –

80,85 % ( ё

30

, ё –

). , ё

ё

. ,

.

,

( ) ,

( ).

.

TelosB,

. 1.1.

CTP (Collection Tree Protocol).

. 1.5, 18

1 .

7 ,

41 . 41 .

0,12% 2,09%.

. ,

. ,

,

.

31

. 1.5. ( )

( )

.

, Д25Ж,

Д24Ж,

.

,

, ,

. 14

5 .

ё ё

.

ё

TelosB ( . 1.1).

.

– ,

32

,

,

.

5 14-16 (

, ).

.

IT

ё .

25%

70% .

25% 85,4%.

Д26Ж ,

,

ё .

, ё

ё .

, ,

.

.

3

: ,

( ).

(

) , ,

, .

, .

, , ,

.

33

(

).

,

, .

, ё

. ё

ё .

.

Nordic

Semiconductor nRF24L01 ( . 1.1,

ё 0.5 / ).

: ,

ё , , , , CO2,

, , ( ,

, , ), .

Э .

, , .

(

9 , 41 12 ).

,

. 1.6.

34

. 1.6.

.

: 97%

3.2 (

),

0.55 4.5 , 70

.

, ,

,

.

: « - », « »,

« », « », « ». ё

2 30 (

35

10 « » « »). ,

,

. ( 1-2 /

), 10,

.

( 3 / ),

7-10, .

,

,

,

ё , ,

.

,

,

(

),

,

. ( ,

)

–

( ). Э , ,

( ),

, ,

. ,

, ,

.

.

36

1.3.

,

, .

,

.

д ы ы - ,

( ) , ,

.

: ,

, , , .

д ы ы - ,

,

.

. ( . .

,

), , , ,

.

д ы ( ) - ,

,

( ), ( . . ,

, . .) ,

. : , ( )

, . Э

(Body Control Unit - BCU) [27],

37

.

(Personal digital assistant (PDA)) .

,

.

,

Д28Ж. Э ,

, .

.

,

, - ,

( , , .)

( ).

.

,

.

; ,

20-50 [28-30].

д .

.

. 1.2.

, .

( . . , Э , Э ,

. .),

/ , ,

.

38

1.2. .

-

Э (12 ) 288 / 100…1000 12

Э (6 ) 71 / 100…500 12

Э 320 / 0…10,000 16

ЭЭ (12 ) 43.2 / 0…150 12

16 / 0…1 8

1600 / 0…50 16

120 / 0…1 8

35 / 0…500 12

100 / - -

50…700 / - -

1 / - -

50…100 / - -

(Bit Error Rate (BER)),

(Packet Error Rate (PER))

.

.

BER ( , 10-4),

BER

( , 10-8

… 10-10). BER

.

.

: , ( )

Д31Ж. ,

. ,

, .

.

. ,

.

39

.

, .

д .

(Quality of Services - QoS)

.

,

,

. ,

.

. ,

Д32Ж.

д . ,

,

, . ,

, . .

. , ,

.

.

( , MAC- ),

.

.

.

.

. ,

,

.

40

( ,

),

Д33Ж.

.

( , , , . .),

.

,

. Э .

2000-

, ,

,

, .

2007- IEEE 802 ,

IEEE 802.15.6 Д34Ж.

( ) (MAC- )

.

1.4.

IEEE 802.15.6

.

IEEE 802.11 (WLAN), IEEE 802.15

(WPAN), IEEE 802.15.1 (Bluetooth), IEEE 802.15.4

(ZigBee) .

IEEE 802.15.6

2010 .

29 2012 . Д5Ж. ,

, .

41

,

.

IEEE 802.11

( ) - Wireless Local Area Networks (WLAN

Wi-Fi). , IEEE 802.11/a/b/g/n.

.

. ,

.

IEEE 802.15

, ,

.

( ) - Wireless Personal Area Networks (WPAN). Э

IEEE 802.15.1 (Bluetooth), IEEE 802.15.4 (ZigBee) IEEE 802.15.4a.

. ,

.

.

ZigBee. ZigBee

Bluetooth,

. ZigBee ,

Bluetooth

. , ZigBee

. ,

42

, .

IEEE 802.15.4

( . . 1.3).

1.3. ,

IEEE 802.15.6 IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.6

IEEE 802.15.4

, , ,

.

, ,

.

2 …5

10…100

5 … 30

1 / …

10 / 20, 40, 250 /

0,01 –

40 – 500

/

135 … 150

250 / ( )

25 (-16 ) 1 (0 )

, 256 ,

65000

,

, IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.6 ,

.

,

.

(stand-by mode),

ZigBee. Э

.

43

,

,

.

,

Bluetooth ZigBee.

IEEE 802.15.6

,

(

). ISM- ,

( ) ,

, /

. (QoS),

10 /

,

.

IEEE 802.15.6 .

1. – ,

.

.

2. – ,

2 .

3. – ,

5 .

,

,

[2]. Э

.

44

,

, Э

3 - 5 .

, ,

Д20Ж.

MICS (Medical Implant

Communication Service) ( ETSI - European

Telecommunication Standards Institutes) 25 ERP (Effective

Radiated Power); ( FCC & ITU – R) 25 EIRP (Effective

Isotropically Radiated Power), 2.2 , ERP- .

, 25

( ),

.

: « – »

, « – »

, « – »

, « – » .

: . ,

500 . (1-3).

4000 .

(4-11),

8000 ,

- . -

, , .

-

45

,

MICS.

IEEE 802.15.6

.

: , .

.

.

(

) ( ).

ы . Э ,

. Э

.

ы . Э

.

, - ,

, ,

.

1.5.

,

. ,

.

, ,

, .

46

, ,

,

ё , ,

.

,

,

,

IEEE 802.15.6.

.

.

( . .

),

.

.

, ,

,

,

( )

.

.

47

2.

2.1.

,

(

)

.

,

ё ,

. ё

, ,

.

.

( , , ), 10

3–5 , ,

.

,

.

, , .

( ),

48

.

,

ё –

, ,

.

,

:

; ,

,

.

« » ,

30 .

2.2. 0,5-10

.

( ), ( ), .

Д36–45Ж ,

( 3–5 ) , .

.

Д36–44Ж,

, . 2.1.

. , -

, , .

,

( ),

49

.

Д45Ж,

.

2.1.

,

,

900 2.4 3 5 10

89 3.5 6

, 120 5

120 15 15

, 150 8 22

178 5

, 240 9

267 7

102 12

120 12

, 192 14 14

203 23 23

203 27

305 35 35

400 14

457 18

460 14,5 21

( ) 685 53

700 16 12

-

/

/ 13/19/25

/

33/44

Д36–44Ж,

, , , ,

, , ISM-

. 3–10 ,

, .

50

0,5–8

Д46Ж.

. 2.1. 1 ( ) 2 ( )

X1 X2 (

) t,

S21W(f)

ROHDE & SCHАARГ VОМtШr

Network Analyzer ZVCE.

. 2.1. -

XΣ = X1+X2+t

S21FS(f) «

» . ,

,

:

0 21 21( ) /W FS

Q S S t , / . (2.1)

(2.1)

.

, – .

,

51

, , ,

.

.

3,5…4,0.

. 2.2

(

2…3%) .

3,5…4,0

,

ё .

)

0 1x109

2x109

3x109

4x109

5x109

6x109

7x109

8x109

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

П

аа

, /

Ча а,

яя ая а К МФ Иа ая а ь (F20-F29)

52

)

. 2.2. ( ) ( )

. –

,

,

.

,

,

( , , . .).

( . . 2.2 )

, (3…5%)

. , 2,4

24 37 / (

30 7 11 ); 4

30 10 15 / .

0 1x109

2x109

3x109

4x109

5x109

6x109

7x109

8x109

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

П

аа

, /

Ча а,

яя а К МФ И (F46-F48) а ая а ь

53

. 2.3.

( . 2.3).

: –

– .

10 .

( )

. , /2

,

.

.

0 1x109

2x109

3x109

4x109

5x109

6x109

7x109

8x109

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

П

аа

, /

Ча а,

э ы ГК МФТИ я я, я я 1 - я, 2 - я

1

2

54

2.3.

0,5-10 .

,

. .

.

.

50-100 3–5

(

). ,

out

V

in

P , . .

inout

log PSV . (2.2)

S - .

AD8317,

S = 22 / Д47Ж.

.

-

. . . . -

t= 64 .

, t = 34 .

- ,

3 .

55

out_W

V .

- (

« »),

out_FS

V .

St

VVQ

out_Wout_FS

, / . (2.3)

Tektronix DPO-4054.

1 .

t = 34 64

.

( . . 2.4):

. 2.4. (T) (R)

d = 1 м

t

R T

T R

T R

d = 2 м

р д р ф.- а

1

2

3

56

.

,

1 .

,

2 .

« » .

.

S11 S21 ( )

2

12

12

21

2

12

12

11

4,

nn

nnS

nn

nnS

, (2.4)

n1, n2 – Д48Ж. 3–5

0,45,3 ,

n1 = 1 ( ), n2 = 1,9–2 ( ), 10%

. ё

Q 0,5 .

– « » ,

, . 2.5.

, 1,

n1 n2

n1 « » 1 2.

57

. 2.5. (« »)

2. ,

1

(H1+t+H2) Ri. 12

nn

Rf. , ,

2

iiRS ,

– 2

ffRS .

( )

tgtgtHH

tHH

tgHtgttgH

tgHtH

R

RM

f

i

/21

21

21

21

2

, (2.5)

1

2

sin

sin

n

n

. 1 2 ( 0 )

221

21

/ ntHH

tHHM

. (2.6)

H1

H2

Rf

Ri

t

O1

O2

n1

n2

58

, ё

(H1 = H2 = 0), 22 nM (3 ).

ё

.

, Q

1–3 :

1) Q 2,5 1 ;

2) 34 Q 5,5 1 ,

64 Q 9,5 1 ;

3) 34 Q 3 1 ,

64 Q 6 1 .

, ,

ё

( ), –

2,5 .

(1 ),

. ,

3 2

, .

,

« – ».

( )

l1 13 , t = 64

l2 4 (

;

). l1n = Sl2

n, n –

, n = 2, ,

59

S = 10 .

t = 34

, ,

S = 6 .

, :

3–5 :

~ 5–7 34 ;

~ 6–10 64 .

, « »

.

t= 30 .

.

« » 30

. 2.6. ,

.

.

3–5 ( 4 )

, 2,4 ,

5 .

3–5

,

2-5 .

3–5

« »

10 .

60

)

)

. 2.6. ( ) ( )

30

61

2.4.

,

,

. ё

.

« »

Д49,50Ж. ё ,

, ,

,

« »,

. « »

.

Д51Ж

« » ,

f 0.8 2.5 . ,

, ,

20 .

« »

Д52Ж, 3.0…5.0 ,

.

,

,

62

« », « »

, .

Э ё

« »

.

ё

.

,

, –

– 0.1 1.5 ( ).

д д

-40 ( 3.0…5.0 ,

з100 ) Д20Ж. (85 45 30 )

ё ,

ё .

ё ,

, ё , ,

, ё

.

ё « ».

-40: –

, – ё .

Э . , ё

, .

10 ( 13

). ё

.

63

,

(

, ),

ё : d1 d2,

ё (

10-4) .

( ) 1L

d1 , 2L –

d2 , дL –

, .

,

(2

1~

dP , P – , d

– , P),

L d

)lg(20)lg(100

0

d

d

P

PL , (2.7)

P0 –

d0.

d2

d2

, . ,

d2

d1:

дLLL 21

.

(2.7),

дL

d

d

d

d )lg(20)lg(20

0

2

0

1,

64

« »

)lg(202

1

d

dL

д . (2.8)

Э ы х д х х д

х х х.

ё

.

Э ы , д ы .

,

, .

,

, 2.0 ( ё

), – 500 .

Э ,

, ,

.

( )

d1.

« »

.

, ,

, ё

, ,

.

65

ё (

410 ) ё

2.5 ,

d2.

, d1 з 25 . (2.8)

, ё

20 .

0…10 ,

,

( ) . 2.7 , ,

, – . 2.7 ,

, « » , – . 2.7

( ё 0.5 ).

,

( . 2.7 )

( . 2.7 ) ,

.

)

)

66

)

. 2.7. : ( ), ,

( ),

( ).

« » ,

, ё .

« »

, ё .

,

.

3-4 . з 26

, . . 6 , . Э

5-6 .

67

Э ы , ых

д .

,

.

1 , ё – 90 . :

30 , 8 .

,

. ё

.

d2

, .

,

1 . ё (2.8)

28 .

Э ы , ых д д ы

ы .

0.1 1.5 ( ).

8 8 10 . ё

, . ё

. , ё ,

,

(

ё ).

d2 31 ,

(2.8) ,

ё

68

38 .

,

26 , . . 40 .

, 32 , -

( 0.1

).

« »

,

, ,

.

( 1 ).

, -40 ( . 2.8).

. 2.9,

50 ( ),

14 , 4l ( .

2.10).

. 2.8. ё

.

69

. 2.9.

.

,

, (

4 7.5 ).

2.5.

,

,

.

ё

,

.

:

, ,

, ;

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8

l,

L,

Б

70

;

.

,

. -

ё

40 .

,

( ),

,

. ,

ё .

,

.

Д2Ж ,

CM1-CM4. Э

(path loss model) ё

(power delay profile model)

.

, ё

( 3)

, ,

ё

( 4).

3-6 , ё

.

71

. 2.10. ё .

1a - , 1b - ё , 2b - .

Д53Ж

3 6 ( ,

).

( 3-6

) Skycross SMT-3TO6M

, .

ё ( .

2.10), ( ) 1a ,

1b ( ) 2b . ,

s – , :

121

1111

2221

1211

2

1

0 as

asa

ss

ss

b

b. (2.9)

21s ,

.

,

. ,

( 3).

Д53Ж

γ 1 PL

72

(γ = 2,7; PL=75,8 ) (γ = 4,1; PL=109,2

).

Д54Ж

3,4 4,8 ,

. ( 21S

Д53Ж) 21S

3 11 (

3,4-4,8 )

Skycross SMT-3TO10M-A. 15

: ,

10 ( , ,

) ( 3).

Д54Ж

1 (PL = 70 ).

,

.

3-5 ,

.

д х х х

д х .

1

ё ё :

( . 2.11 ), ( . 2.11 )

( 3) ,

, ё

( 4).

73

) )

. 2.11. ё :

( ), ( ). .

.

-43 Д55Ж.

Tektronix DPO 4054.

.

9 15

( . 2.11 ).

. -43

ё .

-43, ,

,

.

ё , .

, ё

, 72 .

74

6

, 140 .

, ( . 2.11 ).

30 .

.

, ё

.

ё -43,

,

40 .

И ы ы

, ,

.

PL – d . ddPL )( , d –

ё , – .

Д56Ж d

:

)lg(10)(0

0d

dPLdPL (2.10)

0PL – 0d .

0d =1 .

)(dPL 0PL ,

,

.

)(dPL :

ДВ PLPLdPL )( , (2.11)

ВPL – 1

( ), ДPL –

75

ВPL ,

. ДPL

dA – ё d

, ВA – ё

1 .

ё s , :

s

AAPLdPL dВ

В

)( . (2.12)

ВPL , :

)lg(10 ИB

P

PPL , (2.13)

ИP – , , P – ,

ё 1R .

:

ЭИ SR

PP

24. (2.14)

Э 4

2

ЭS , :

2

2)4(

R

PP И

. (2.15)

:

s

AARdPL dВ )

4lg(20)(

. (2.16)

, dA ВA ,

(2.16).

-10

4,9 ,

5,42)4

lg(20 R

PLВ .

76

, 41,6 . ё

42ВPL .

ы х х х

д х .

ё

. 2.12.

. 2.12.

ё ё

, 10 d .

, 1

ё

2,670 PL , 7,2 .

ВPL =42 , ,

,

2,250 ВИ PLPLPL .

77

ё . 2.13,

d ё (

3 Д2Ж).

,

ё , : 5,800 PL

, 5,3 .

5,38ИPL .

. 2.13.

ё ё

, 10 d .

,

, ё (

4), . 2.14.

1 3,490 PL .

5,1 , ,

,

3,7ИPL .

78

. 2.14. ё

4.

, ,

maxd

-43

. S - ё

-43. :

И SPLP , (2.17)

ё -43, 10ИP ,

60S , ,

70PL .

2.10 PL

0PL ,

maxd ё :

ё maxd

1,2 ;

ё maxd 0,4 ;

, ё

maxd 23 .

79

: 1 2,670 PL

7,2 3

ё ( 1,2

); 5,800 PL 5,3

3

ё ( 0,4

); 3,490 PL 5,1

4

ё ( 23

).

IEEE 802.15.6 4

5 , ё

.

2.6.

( )

.

:

; ,

, .

,

( 30 ) 5-7 .

3-5 15-20 / .

80

. ё

. ,

- « »

,

. (10-15

) ,

, - .

, ё

(

з10…20 ).

ё ё

.

.

1

, 3 4.

,

.

,

. Э

,

.

.

81

3. Э

3.1.

,

,

.

( ) ё

.

3.2.

IEEE 802.15.6

, :

1) WBAN (wireless body area network)

ё « - » 250 /

1-10 / ;

2)

,

, , ,

-

;

3) ё ;

82

4) ё ;

5) .

Д55Ж ,

ё . Д55Ж

.

.

.

ё , Д55Ж, 3 6 / .

Д57Ж

,

5-6 « - ».

,

ё з1 / ,

, ( ZigBee),

40 / .

,

, , Д23Ж.

Э .

ё -43 Д55Ж, ,

з 64 / –13 , 10 ,

, ZigBee. ,

з2 , ZigBee

з5 . ,

0,1%

. Э

IEEE802.15.6

,

.

83

ы дё .

,

,

10-3.

, ,

. ,

, ,

, 1-3 .

ё ,

1.5-2 , .

ё

« - » ,

~10-6

- 10-7

.

, 4-5

, , 10-5.

,

1 1% .

ы ё ы. ,

ё ,

.

, ,

, .

, ,

, ё ё .

.

84

.

Д58Ж ,

3-5

, ZigBee.

Э

. 3.1, 3.2.

ё ,

.

. ( )

, , 100 / 10-

12 ,

, .

3.1. Э ё

,

/

,

( ) 1000

1 0,09 >10000

10 0,66 1500

100 5,0 200

3.2. Э ё

, /

,

( ) 1000

1 0,077 >12000

10 0,5 2000

100 3,0 330

, ,

, IEEE 802.15.6.

85

- -

(« ») Д59Ж ,

,

.

3.3.

IEEE 802.15.6

:

(chirp pulses), (chaotic pulses)

(short pulses shape).

Э . . . 2000 .

Д15,16,20Ж. 2007 . Э . . .

Samsung

IEEE 802.15.4a. Д60Ж.

-

. IEEE 802.15.6

– ,

.

- ,

. Э IEEE

802.15.6 - .

-43.

86

- ё -43

« – »,

.

,

. ё

ё

.

. 3.1.

.

, - .

. ,

, - ,

,

. -

,

,

. , -

.

. 3.1. -43.

ё

.

( 20 )

-

87

, 50

-50 .

( ). ,

, ,

.

,

.

( ),

.

.

( ),

, , ,

,

.

ё -43

. 3.2.

. 3.2.

ё -43

.

. 3.3. , ё

C-43.

88

- ё .

ё

, .

ё

:

1) ;

2) ;

3) ё

;

4) ё

, .

ё 100

, .

20 , ,

,

. « »

,

« » -

.

ё -43

.

,

. 3.3 ( – , – ).

, ;

89

,

.

3.3. .

PRL SFD SIZE N1…NN ASRC ADST PN TYP “U” CSL CSH

1 1 1 2*N 2 2 1 1 2 1 1

PRL – , SFD – , SIГE – ,

N1…NN – - , ASRC –

, ADST – , PN -

. TYP – , “U” , CSL CSH –

.

, . 3.4.

3.4.

.

ё DATA N 163 .

AINIT – ,

, HOPS – ,

.

:

1) ;

PRL SIZE TYP ADST ASRC AINIT HOPS DATA CSL CSH

1 1 1 1 1 1 1 N 1 1

90

2)

;

3) ё ;

4)

.

. 3.4.

. 3.5

ё -43. IEEE

802.15.6 ZigBee

Д61Ж , -43,

3…5

,

, ,

,

ZigBee ( IEEE 802.15.6 ZigBee

).

3.5. ё -43

6 / 3-5 3,5 з 64

/

8,9 з 256

/

30,3 з 1

/

-79 з

64 /

-73 з 256

/

-67 з

1 /

-16 з 64

/

-10 з 256

/

-4 з 1

/

91

3.4. К

.

ы – , ё .

– ё ,

.

– ё ,

.

ё д .

ё -43 [55].

д ы д . . 3.2 c ,

ё -43, « »,

,

ё , .

1 ё

2 .

,

– ,

.

. 3.4. 2 ( ),

.

0 3.3 ,

, ё . ё

200 ё , ё

2 .

92

.

,

( ё

),

.

. 3.4. , ё

ё .

. 3.5 ,

, : ) « »,

,

, ,

;

) « »,

( , );

) « »,

, .

) « »

« »,

, .

93

. 3.5. : « » ( ), « » ( ), « »

( ), « » « » ( ).

д .

,

.

ё ,

.

.

( . 3.3).

Э - ,

, ,

, .

.

-

ё ,

,

94

.

, ,

, ,

, .

,

( ,

« » ),

( ) .

.

( – « »),

.

« » –

, .

:

ё

ё ;

;

;

(

,

, ё ,

);

.

:

95

COM ;

;

;

;

ё / COM ;

.

. 3.6.

ё . 3.7.

« »

,

.

COM ,

.

ё , .

. 3.6.

COM .

,

, ё (

96

, ,

, ,

.).

. 3.7. « ».

,

, ,

ё ( . 3.9), ,

.

, ё ,

ё .

.

« », ё

( ,

).

97

.

,

,

.

,

, ,

. , ,

, ,

, ,

( . 3.9.).

3.5. Э

ё

,

.

ё .

. . . .

. Э ы д д ых х

( ).

ё

, ,

,

. « » ( . 3.5 ).

98

2 ( 1, 2)

( , . -В,

), 3 ( 3, 4, 5) 1

( 6). . 3.8.

1 3,

5 6.

2, :

4 5,

. ,

1 2.

. 3.8.

.

« » («АТrОХОss sОЧsШr ЧОtаШrФ

control center»).

99

. 3.9 .

, ,

, ,

, ,

. , . 3.9,

: 1 (Sensor ID:1) 2 (Sensor ID:2),

, 2 : 3, 5 4, 5,

.

. 3.9. « ».

« »,

- .

. Э ы д д ых ых .

,

.

« » « » ( .

3.5 ).

100

10 ( 1-

10), ( 11) ( 12).

, .

Э ,

.

,

, .

. 3.10. ё

. 1

3.

В. Э ы д д ых д .

,

.

( . 3.10). Э

,

101

. ,

( .

3.11).

( 1), 3

ё - ( 2, 3, 4) ( 5).

1,

, ,

1,

, 5 . .

5.

.3.11. .

, 3

( ) , 2

( ).

1

2 .

, 2, 3 4

( . 3.11 ).

102

3 4 ( 3.11 ).

,

1

,

.

. Э ы д д ых

.

.

,

. , ,

.

.

,

.

– , 3,

. ,

,

,

.

,

ё ё , ,

( )

.

103

3200 / .

Э « – ».

. ё , ,

,

.

,

( . 3.12).

,

,

, 1%. ё

,

,

.

. 3.12. ; N – , – .

104

, ,

250

Э . Э

ZigBee.

.

ё ,

.

, .

, ё

(« », « », « »).

,

, ,

ё .

,

.

105

ё

. ,

, ,

,

,

.

( )

.

-

,

ё .

106

4.

. . .

Э. . Д62Ж,

,

. ,

Д63-65Ж,

. Э

.

,

.

–

.

.

4.1.

, ё

. ,

“ ”

, . Э

107

ё

.

, ё

«1»,

«0» (

«on-off keying» OOK).

– “ ”,

- .

- ё .

.

“ ”,

,

- .

. 4.1.

: 1 – , 2 –

, 3 – ,

4 – , 5 – .

-

-

ё

1

2

3 4 5

108

,

, .

, ,

. . 4.1.

–

,

.

:

.)()1)((

,)()1)((

,)()1)((

),,,,(

nVnVn

hVhVh

mVmVm

nhmVIVC

nn

hh

mm

(4.1)

C – ё , V – , I –

, m, h n – ,

, hhnnmm ,,,,, - ,

.

:

)()()(),,,( 34

NaNaKKVVGVVhmGVVnGnhmVI (4.2)

hhnnmm ,,,,,

:

(4.3)

(4.1) :

).80

exp(125.0,

1)10

10exp(

1001.0

,

1)10

30exp(

1),

20exp(07.0

),18

exp(4,

1)10

25exp(

251.0

V

V

V

V

V

V

V

V

nn

hh

mm

109

C = 1 / 2, GNa ( Na

+- ) = 120 / 2

, GK

( K+ - ) = 36 / 2

, G (

) = 0.3 / 2 , VNa ( Na

+ ) = 110 , VK

( K+ ) = -12 , V (

) = 10.6 .

4.2.

- ё

(4.1)

I ( ).

. 4.2 ,

. 4 / 2.

з 100 .

. 4.2. : ( )

I = 4 / 2 = 20 , ( )

.

110

, “ ”

,

.

,

. , ,

V = 50 .

.

, I = 4 / 2

, , = 2 .

.

( ,

)

.

V

T

I = 4 / 2 . 4.3.

,

- ,

, з 2 ,

з 10 . , ,

- ё ё

- , ё

ё .

111

. 4.3. V

T I = 4 / 2.

,

.

, –

Д66Ж. ,

. ,

, ,

.

з 10 .

4.3. ё

ё

, ,

112

- .

-

> ( . 4.4 ).

-

( . 4.4 ), , « »,

- ё .

- ё ( . 4.4 ).

. 4.4. - ё : ( )

- = 20 I = 4 / 2, ( )

- ё , ( ) -

ё .

, “ ” ё

.

.

113

. ,

- ё ё

.

10 ,

8 .

,

( ,

),

. , ,

- ё ё ,

-

. 4.5 , -

- “ ” .

. 4.5. - ё : ( )

- = 10 I = 4 / 2, ( )

- ё , ( ) -

ё .

114

- ё .

:

.

,

. , . 4.6 ,

100

/ 2.

. 4.6. - ё : ( )

100 / 2, ( )

- ё .

115

, ё ё

. , -

ё , :

)(tII ыхх (4.4)

ыхI – - , )(t -

.

ё .

ё , ,

ё - . ё

.

.

,

ё . 80 .

з2 ;

,

2…3 ;

, . ,

2 7 .

.

P ( ) E N0

( . 4.7). Э , - ё ё

10-3

13 .

ё .

116

. 4.7. P ё

0N

E .

4.4.

ё

, ,

,

.

.

117

,

,

.

( )

:

,

- ,

( , - Д62]),

- ё

(

) ,

:

.

, – « - ».

.

ё -43 ( 3).

( ) STM32L,

,

RGB , .

118

ё UART.

-43 ,

. 4.8.

( ) ( )

( )

. 4.8. : (К) -43

; ( ) ; ( ) .

STM32L RISC ,

1 32 . ,

. STM32 –

.

,

.

.

L = 16 . 4

, 8

, 4 —

, .

:

-

-43

RGB

LED

UART

119

ё -43 UART

RGB .

д д ых

д .

, ,

,

,

.

, ,

. ё

ё ,

.

.

,

ё .

.

. 4.9.

ё .

( - ,

4.2 ).

,

(

).

120

01,0dT ,

Э .

5T .

. 4.9. ё .

, ё

, ( ,

- ыхI ) UART –

ё .

, .

ё , ,

-

ё UART - ,

ё .

, ,

121

,

, , (

- ).

- ё , ё

. ё

ё .

, , ё

ё ,

– ё ,

.

Э

:

1) ( ) (

ё ,

),

2) ( ) ,

ё ,

ё .

Э ы д ых д .

ё -43 ,

, ё

ё

, 1. ё -43

, ,

,

122

ё -43, ё ,

, ё 2.

ё

2,5 ( . 4.10).

. 4.10. ё .

2 ,

ё .

1,

ё -43 ,

ё ,

. 5

. , -

50 / 2,

.

2, ё

, ,

- ё , ,

123

. 1, 2

- ё 50 ,

.

,

ё ё -43,

COM – (

UART ), (

- ё 2)

.

. 4.11.

4 / 2

20 ( ) 10 ( ) 2.

, . 4.11

( ) (

ё ,

), 4.12 –

.

.

124

)

)

. 4.11.

4 / 2 20

( ) 10 ( ) 2.

125

. ,

, -

, - ё . ,

ё .

.

126

,

.

,

ё .

.

1. ё

.

ё

.

.

2.

3 – 5

.

3.

.

4.

.

5.

.

.

127

6. ,

( ) , ,

.

.

128

1. IEEE 802.11: Wireless LAN Medium Access Control and Physical Layer

Specifications. N.Y.: IEEE, 2012.

2. IEEE P802.15: Wireless Personal Area Networks. N.Y.:IEEE, 2009.

3. IEEE P802.15.1 Wireless Personal Area Networks. N.Y.: IEEE, 2005

4. IEEE P802.15.4 Wireless Personal Area Networks. N.Y.: IEEE, 2005

5. IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 15.6:

Wireless Body Area Networks. N.Y.: IEEE, 2012.

6. Brennan T. A., Leape L. L., Laird N. M., Hebert L., Localio A. R., Lawthers

A. G., Newhouse J. P., Weiler P. C., and Hiatt H. H. Incidence of adverse events

and negligence in hospitalized patients. Results of the Harvard medical practice

study I. // New England Journal of Medicine, 1991, 324(6), p. 370–376.

7. Leape L. L., Brennan T. A., Laird N., Lawthers A. G., Localio A. R., Barnes

B. A., Hebert L., Newhouse J. P., Weiler P. C., and Hiatt H. H. The nature of

adverse events in hospitalized patients. Results of the Harvard medical practice

study II. // New England Journal of Medicine, 1991, 324(6), p.377–384.

8. Guang-Zhong Yang. Body Sensor Networks. – London:Springer, 2006.

9. В. . . - .: ,

1990.

10. Д . ., В. .

. - .: , 1989.

11. . . . - .: , 1988.

12. Д . ., . И., . .

// .

. 1997. № 10. . 4-26.

13. Д . ., . .

// .

. 1998. № 11. . 4-32.

129

14. Д . ., . ., . ., .И.,

. .

// , 2000, № 3, .9-20.

15. Д . ., .И., . ., . .

// , 2001, . 46, № 2, . 224-233.

16. Д . ., . И., . ., д . В., .

В., . ., . .

.

17. Д . ., . . .

. - : , 2002.

18. Д . ., .В., .И., Д. ., . .,

// .

, 2003, № 9, C. 26-42.2.6.

19. Д . ., .В., . ., .И.,

В. .

// ,

2008, №1, . 77–83.

20. Д . ., .В., .В., .В.,

. ., В. .

// , 2008, . 53, №10, . 1278-1289.

21. Fariborzi, H., Moghavvemi, M. Architecture of a Wireless Sensor Network

for Vital Signs Transmission in Hospital Setting // Convergence Information

Technology, 2007. P. 745 – 749.

22. Tia Gao, Pesto C., Selavo L. Wireless Medical Sensor Networks in

Emergency Response: Implementation and Pilot Results // Technologies for

Homeland Security, 2008, P. 187-192.

23. LяpОг G., CЮsЭШНТШ V.; MШrОЧШ J.I LOBIN: E-Textile and Wireless-Sensor-

Network-Based Platform for Healthcare Monitoring in Future Hospital

130

Environments // Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on

(Volume:14 , Issue: 6).

24. Octav Chipara, Chenyang Lu, Thomas C. Bailey. Reliable Clinical

Monitoring using Wireless Sensor Networks:Experiences in a Step-down Hospital

UЧТt // SОЧSвs’10, NШvОЦЛОr 3–5, 2010, Zurich, Switzerland.

25. R. Dor, G. Hackmann, Z. Yang, C. Lu, Y. Chen, M. Kollef and T.C. Bailey.

Experiences with an End-To-End Wireless Clinical Monitoring System //

Conference on Wireless Health (WH'12), October 2012.

26. Ville Kaseva, Timo D. Hamalainen, and Marko Hannikainen. A Wireless

Sensor Network for Hospital Security:From User Requirements to Pilot

Deployment // EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking,

2011.

27. Schmidt R., Norgall T., Morsdorf J. et al. Body Area Network BAN - a key

infrastructure element for patient-centered medical applications // Biomedical

EЧРТЧООrТЧР. 2002. V. 47. № 1. P. 365-368.

28. Otto C., Milenkovic A., Sanders C., Jovanov E. System architecture of a

wireless body area sensor network for ubiquitous health monitoring // J. Mobile

Multimedia. 2006. V. 1. № 4. P. 307-326.

29. Latre B., Braem B., Moerman I. et al. A survey on wireless body area

networks// Wireless Networks. 2011. V.17. № 1. P. 1-18.

30. Zasowski T., Althaus F., Stager M. et al. UWB for noninvasive wireless

body area networks: channel measurements and results // Proc. IEEE Conf. Ultra

Wideband Systems and Technologies 2003. N.Y.: IEEE, 2003. P. 285-289.

31. Akyildiz I. F., Su W., Sankarasubramaniam Y., Cayirci E. A Survey on

Sensor Networks // IEEE Commun. Magaz. 2002. V. 40. № 8. P. 102-114.

32. Varshney U., Sneha S. Patient monitoring using ad hoc wireless networks:

reliability and power management // IEEE Commun. Magaz. 2006. V. 44. № 4. P.

49-55.

131

33. Jovanov E., Milenkovic A., Otto C., de Groen P. C. A wireless body area

network of intelligent motion sensors for computer assisted physical rehabilitation

// J. NОurШEЧРТЧООrТЧР КЧН RОСКЛТХТtКtТШЧ. 2005. V. 2. № 1. P. 16.

34. IEEE P802.15.6/D01. Wireless Medium Access Control (MAC) and

Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks

(WPANs) used in or around a body. N.Y.:IEEE, 2010.

35. Astrin A.W., Li H.-B., Kohno R. Standardization for body area networks //

Inst. Electronics, Information and Commun. Engineers (IEICE) Trans. on

Commun. 2009. V. E92. B. № 2. P. 366-372.

36. Dobkin D.M. RF Engineering for Wireless Networks Hardware, Antennas,

and Propagation. Elsevier, 2005.

37. Geier J. Beating Signal Loss in WLANs.2002.

www.wi-fiplanet.com/tutorials/article.php/1431101/Beating-Signal-Loss-in-

WLANs.htm.

38. 2.4 GHz Signal Attenuation Chart.

www.technolab-inc.com/html/Tech/ signl_atten. htm.

39. wireless.wikia.com/wiki/Wi-Fi.

40. Hein G., Teuber A. et al. GNSS Indoors. Fighting the fading. 2008.

www.insidegnss.com.

41. .

www.colan.ru

42. . ., . ., 1974; д . . д .

(1996).

grachev.distudy.ru/Uch_kurs/sredstva/Templ_1/templ_1_6.htm.

43. х .

// , 2010, № 1, . 44–46.

44. Safaai-Jazi A., Riad S.M., et al. Report on Through-the-Wall Propagation

and Material Characterization. Time Domain and RF Measurement Lab., Bradley

132

Dept. of Electrical Engineering, Virgi¬nia Polytechnic Institute and State

University, Blacksburg, Virginia 24061-0111. Nov. 18, 2002.

45. . И., ы .В. д . Э

, -

. . . « . – ». , 1982. 7 . .-

.: 2 . .- . . № 4772-82.

46. ы .И., В. ., х .И., Д.В., д .В.,

Д . ., . .

3–5

// , № 5, 2012.

47. AD8317 .

www.analog.com/static/imported-files/ data_sheets/AD8317.pdf.

48. х Д. В. . . IV. . 3- ., .:

, 2005. 792 .

49. д .Д., . . . .: . 1988.

50. В. . . .: .

. 1970.

51. Estes D.R.J., Welch T.B., Sarkady A.A., Whitesel H. // Military Commun.

Conf. (MILCOM) 2001. Communications for Network-Centric Operations:

Creating the Information Force. N.Y.: IEEE, 2001. V.1. P. 247.

52. Д . ., . ., .И., . .

// Э. 2001. . 46. №2. . 224-233.

53. Zasowski T., Althaus F., Stager M., Wittneben A., and Troster G. UWB for

noninvasive wireless body area networks: channel measurements and results. //

Proc. IEEE conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, November

2003, pp. 285-289.

54. Kenichi Takizawa, Shinobu Ishigami, Kengo Kitaichi, Kiyoshi Hamaguchi,

Ryuji Kohno. On the Use of Ultra-Wideband Communications into Wireless Body

133

Area Networks for Medical Check-up. // Proc. 2009 International Symposium on

Electromagnetic Compatibility, Kyoto(Japan), July 2009, pp. 559-562.

55. Д . ., В. ., . ., ы .И.

//

, 2013, . 58, № 12, . 1160-1170.

56. Parsons J.D. The Mobile Radio Propagation Channel. – 2nd ed. John Wiley

& Sons LTD, 2000.

57. Ashton S. Zigbee Network Performance. Typical Results and Implications

for Application Design // Proc. 2 nd Annual ZigBee Developers' Conf. Rosemont

2-6 Jun 2006.

http://community.silabs.com/mgrfq63796/attachments/mgrfq63796/4@tkb/51/1/Zi

gbee%20Network%20Performance%20v02.pdf

58. .В., В. .

// . . 2013. №3. . 43-54.

59. Д . ., .В., В. .

//

. 2009. . 17. №4. . 90-104.

60. IEEE P802.15.4a Wireless Personal Area Networks. N.Y.: IEEE, 2005.

61. XBee®/XBee-PRO® DТРТMОsС™ 2.4 OEM RF MШНuХОs. MТЧЧОtШЧФК: DТРТ

International Inc., 2010.

62. Hodgkin A. L., Huxley A. F. A quantitative description of membrane current

and its application to conduction and excitation in nerve // J. Physiology. 1952. V.

117. N. 4. P. 500.

63. Hindmarsh J. L., Rose R. M. A model of neuronal bursting using three

coupled first order differential equations. // Proc. Royal. Soc. Lond. 1984. V. 221.

N.1222. P. 87.

64. Fitzhugh R. Impulses and physiological states in theoretical models of nerve

membrane. // Biophys. J. 1961. V. 1. N.6. P. 445.

134

65. . Д., . И., . д .

// . . 1996. . 166.

№4. . 363.

66. Д . ., . ., В . Д ., . .

, .: , 2003.