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모바일 헬스케어를 위한 MAC 프로토콜 설계에 관한 연구
A Study on MAC Protocol Design for Mobile Healthcare 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.19 no.2, 2015년, pp.323 - 335  

정필성 (Saman Corporation) ,  김현규 (Division of Computer Science, Sahmyook University) ,  조양현 (Division of Computer Science, Sahmyook University)

초록
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모바일 헬스케어란 정보 통신 기술과 바이오 기술을 융합한 신개념 의료서비스로서 시간과 공간에 구애받지 않고 언제 어디서나 건강과 생활을 관리하여 건강한 삶을 유지시키기 위한 건강관리 서비스이다. 모바일 헬스케어를 위해서는 생체신호 계측 관련 기술인 WBAN(Wireless Body Area Network)과 모바일 장치를 이용한 데이터 분석 및 모니터링 기술이 필수적이다. 모바일 헬스케어 환경에서는 이용자의 모바일 장치를 중심으로 구성된 WBAN이 이동 중에 다른 WBAN을 만나게 되면 하나의 매체에 두 개의 WBAN이 동작하는 결과가 된다. 두 개 이상의 WBAN이 충돌하게 되면 노드들이 서로 부여 받은 슬롯에 보내는 데이터 프레임들의 충돌이 발생하며 이는 전송실패와 더불어 데이터 재전송으로 인한 불필요한 에너지 소모를 가져오게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 다음과 같이 모바일 헬스케어를 지원하는 MAC 프로토콜 요소기술을 제안하였다. 첫째, 제안하는 슈퍼프레임은 노드가 할당된 슬롯에서 데이터 전송을 보장받는 TDMA(Time Division Multiple Access) 기반의 경쟁 구간과 CSMA/CA 알고리즘을 통해 데이터를 전송하는 경쟁 구간을 가진다. 둘째, 제안하는 MAC 프로토콜을 기반으로 하는 WBAN의 충돌을 감지하고 네트워크를 병합하는 알고리즘을 제안하였다. 이동성을 가지는 WBAN이 다른 WBAN과 충돌하게 되면 네트워크를 재구성하여 노드가 전송하는 데이터 프레임 충돌을 줄이도록 하였다. 제안하는 슈퍼프레임 구조와 네트워크 병합 알고리즘의 성능평가를 위해서 OMNeT++ 네트워크 시뮬레이션 프레임워크 기반의 Castalia를 사용하였다. 성능평가 결과 제안한 MAC 프로토콜을 사용했을 때가 IEEE 802.15.6을 사용했을 때 보다 충돌 확률이 감소하여 패킷 전송 성공률과 에너지 효율이 개선된 것을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Mobile healthcare is a fusion of information technology and biotechnology and is a new type of health management service to keep people's health at anytime and anywhere without regard to time and space. The WBAN(Wireless Body Area Network) technology that collects bio signals and the data analysis a...

주제어

#모바일 헬스케어   #맥 프토토콜   #슈퍼프레임  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
모바일 헬스케어는 무엇인가? 모바일 헬스케어는 생체 신호 계측, 자동 진단, 응급경보 등이 가능한 무선 생태계측 시스템과 스마트폰과 태블릿 PC 등 모바일 컴퓨팅 장치를 유기적으로 연결하여 유비쿼터스 헬스케어를 구현하기 위한 서비스를 말한다. 모바일 헬스케어를 이용하면 기존의 병원정보시스템이 갖고 있는 한계를 극복하여 시간과 장소의 제약 없이 진료현장에서 효율적으로 환자의 임상 정보를 처리함으로써 진료 효율을 증대 시키고 의료의 질을 향상 시킬 수 있다[1,2].
모바일 헬스케어에 사용되는 기술은 무엇인가? 언제 어디서나 의사 및 간호사가 임상정보시스템에 접속하여 실시간으로 환자의 정보 및 검사결과 내역을 조회하고 중요한 진료업무를 직접 수행할 수 있으며 의료진이 수행해야하는 복잡한 업무처리 흐름을 간소화시켜 의료진이 환자 진료에 최선의 노력을 기울일 수 있는 진료환경의 구축이 가능하다. 모바일 헬스케어는 WBAN(Wireless Body Area Network) 기술을 기반으로 하는 모바일 진단 치료 기기의 생체신호 계측 관련 기술과 이동형 무선 통신 및 임베디드 컴퓨팅 기술을 이용한 원격 진료(Telemedicine) 기술을 이용해 이루어진다[3-5].
하나의 매체에 두 개의 WBAN이 동작할 때 발생하는 문제는 무엇인가? 모바일 헬스케어 환경에서는 이용자의 모바일 장치를 중심으로 구성된 WBAN이 이동 중에 다른 WBAN을 만나게 되면 하나의 매체에 두 개의 WBAN이 동작하는 결과가 된다. 두 개 이상의 WBAN이 충돌하게 되면 노드들이 서로 부여 받은 슬롯에 보내는 데이터 프레임들의 충돌이 발생하며 이는 전송실패와 더불어 데이터 재전송으로 인한 불필요한 에너지 소모를 가져오게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점들을 해결하기 위해서 다음과 같이 모바일 헬스케어를 지원하는 MAC 프로토콜 요소기술을 제안하였다.
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참고문헌 (10)

  1. J. M. L. P. Caldeira, J. J. P. C. Rodrigues, and P. Lorenz, "Toward ubiquitous mobility solutions for body sensor networks on healthcare," IEEE Communications Magazine, vol. 50, no. 5, pp. 108-115, May. 2012. 

    상세보기

  2. N. J. Park, M. K. Lee, D. S. Han, and C. H. Cho, "A mobile healthcare questionnaire service framework using composite Web services," e-health Networking, Applications and Services, 10th International Conference on, pp. 8-12, July. 2008. 

  3. S. Sultan, and P. Mohan, "How to interact: Evaluating the interface between mobile healthcare systems and the monitoring of blood sugar and blood pressure," Mobile and Ubiquitous Systems: Networking & Services, MobiQuitous, 6th Annual International, pp. 1-6, July. 2009. 

  4. L. Ilvonen, J. Groop, and P. Lillrank, "Mobile Services Provide Value by Decoupling the Time and Location Constraints in Healthcare Delivery," eHealth, Telemedicine, and Social Medicine, International Conference on, pp. 216-219, Feb. 2009. 

  5. Y. Y. Shieh, F. Y. Tsai, Arash, M. D. Wang, C. and M. C. Lin, "Mobile Healthcare: Opportunities and Challenges," Management of Mobile Business, International Conference on, pp. 9-11, July. 2007. 

  6. H. C. Shih, and Y. H. Ching, "Coloring-Based Inter-WBAN Scheduling for Mobile Wireless Body Area Networks," Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions on, vol. 24, no. 2, pp. 250-259, May. 2012. 

  7. B. de Silva, A. Natarajan, and M. Motani, "Inter-User Interference in Body Sensor Networks: Preliminary Investigation and an Infrastructure-Based Solution," Wearable and Implantable Body Sensor Networks, Sixth International Workshop on, pp. 35-40, June. 2009. 

  8. F. Gengfa, E. Dutkiewicz, Y. Kegen, R. Vesilo, and Y. Yiwei, "Distributed Inter-Network Interference Coordination for Wireless Body Area Networks," Global Telecommunitions Conference, 2010 IEEE, pp. 1-5, Dec. 2010. 

  9. D. Y. Kim, and J. S. Cho, "WBAN Meets WBAN: Smart Mobile Space over Wireless Body Area Networks," Vehicular Technology Conference Fall, 2009 IEEE 70th, pp. 1-5, Sept. 2009. 

  10. S. J. Marinkovic, E. M. Popovici, C. Spagnol, S. Faul, and W. P. Marnane, "Energy-Efficient Low Duty Cycle MAC Protocol for Wireless Body Area Networks," Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on, vol. 13, no. 6, pp. 915-925, Nov. 2009. 

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