UWB技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用

媒體訪問(wèn)控制層

UWB無(wú)線通信層負(fù)責(zé)射頻(RF)處理，而媒體訪問(wèn)控制層則負(fù)責(zé)管理UWB網(wǎng)絡(luò)和控制無(wú)線通信狀態(tài)。當(dāng)數(shù)個(gè)UWB設(shè)備相距很近時(shí)，它們就構(gòu)成所謂的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(ad hoc network)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)不是一個(gè)預(yù)先規(guī)劃好的網(wǎng)絡(luò)，而是由距離很近的參與設(shè)備構(gòu)建，參與設(shè)備可酌情加入和退出。

如圖2所示為由三個(gè)UWB設(shè)備構(gòu)建的一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。其中，設(shè)備A對(duì)設(shè)備C來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的。位于圖中左側(cè)的設(shè)備A即便不能“偵聽(tīng)”到設(shè)備C，也有可能知道設(shè)備C的存在及其所占用的時(shí)隙，因?yàn)樵O(shè)備A可通過(guò)所謂的“信標(biāo)”(beacon)來(lái)了解設(shè)備C。信標(biāo)中包含有相鄰近設(shè)備的相關(guān)信息，因而設(shè)備可以彼此了解。在能夠相互接收信息的所有設(shè)備之間，可以進(jìn)行任何方向的直接傳輸數(shù)據(jù)。

UWB采用時(shí)分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)方式，即按照時(shí)隙和幀來(lái)組織傳輸。UWB傳輸時(shí)隙組合構(gòu)成超幀(見(jiàn)圖4)。超幀分為信標(biāo)段(BP)和數(shù)據(jù)傳輸段(DTP)。信標(biāo)及有效數(shù)據(jù)占據(jù)超幀的256個(gè)媒體訪問(wèn)時(shí)隙，一個(gè)媒體訪問(wèn)時(shí)隙持續(xù)256μs，一個(gè)超幀持續(xù)65.5ms。所有能相互“偵聽(tīng)”到的網(wǎng)絡(luò)成員都通過(guò)收聽(tīng)到的信標(biāo)來(lái)與超幀同步。信標(biāo)中的信息可視為網(wǎng)絡(luò)成員的通信通道。

對(duì)一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的三個(gè)UWB設(shè)備的描述

由于按時(shí)隙來(lái)組織通道，因此并不需要每個(gè)設(shè)備每時(shí)每刻都在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。一個(gè)設(shè)備只需每隔65.5ms被喚醒來(lái)收聽(tīng)信標(biāo);如果該設(shè)備沒(méi)有任何任務(wù)，將重新返回睡眠狀態(tài)，類似于手機(jī)延長(zhǎng)電池壽命的睡眠模式。這樣就延長(zhǎng)了電池供電系統(tǒng)的工作時(shí)間。