3. 可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)

　　盡管目前無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)已較為成熟，可作為開(kāi)發(fā)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，但要將其真正應(yīng)用于可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)還需解決多項(xiàng)關(guān)鍵難題，這些難題集中體現(xiàn)了可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，它主要表現(xiàn)在以下方面：

　　3.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)首先要盡可能的保證系統(tǒng)功能的發(fā)揮和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。相對(duì)有線技術(shù)而言，采用無(wú)線技術(shù)的可穿戴式網(wǎng)絡(luò)在組網(wǎng)上有較大的靈活性。

　　除此之外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮人的體形特征和行為習(xí)慣。良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有穿戴方便、舒適，重量輕、便于攜帶，有一定的抗震性等特征，同時(shí)還應(yīng)盡量使網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便（特別是操作和閱讀方面的服務(wù)）。

　　3.2 輸入輸出裝置

　　輸入輸出裝置是實(shí)現(xiàn)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)人-機(jī)交互的重要接口，人-機(jī)交互的靈活性和方便性不止會(huì)影響系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮，而且還會(huì)影響到市場(chǎng)上的推廣應(yīng)用。

　　輸入裝置既包括手寫(xiě)板、鍵盤(pán)、麥克風(fēng)等由人操控的裝置，也包括攝像頭、GPS、傳感器等專門(mén)的數(shù)據(jù)輸入裝置。輸入裝置除實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的輸入外，還應(yīng)能滿足控制上的要求；輸出裝置包括耳機(jī)、顯示裝置和觸動(dòng)裝置等。輸出裝置不僅要向使用者提供信息服務(wù)，同時(shí)還應(yīng)體現(xiàn)使用者的意志和要求。當(dāng)然，不同的應(yīng)用所需要的輸入輸出裝置不一定相同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來(lái)配置。

　　3.3 多功能集成裝置

　　應(yīng)當(dāng)說(shuō)，滿足穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需要的具有特定功能的設(shè)備目前市場(chǎng)上大都已經(jīng)具備，有些功能之間還進(jìn)行了整合設(shè)計(jì)，如耳麥、觸摸屏等。但這些設(shè)備大多不具有無(wú)線接口，所以需要對(duì)它們進(jìn)行集成，并在外殼上重新設(shè)計(jì)以符合人體穿戴的需要。對(duì)那些在網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)多種角色的設(shè)備而言，多功能集成的需要就更為迫切，也更為重要。例如，作為網(wǎng)關(guān)的手機(jī)不僅應(yīng)具有手機(jī)的各項(xiàng)功能，還應(yīng)承擔(dān)管理整個(gè)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)，這顯然具有一定的挑戰(zhàn)性。

　　多功能集成裝置的集成度越高、設(shè)備越微型化，就越能更好地滿足穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需要。當(dāng)然，這有賴于超大規(guī)模集成電路的進(jìn)一步發(fā)展。

　　3.4 操作平臺(tái)

　　針對(duì)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的要求，應(yīng)提供與其硬件設(shè)備相對(duì)應(yīng)的操作平臺(tái)。操作平臺(tái)同樣可根據(jù)具體的應(yīng)用需求來(lái)開(kāi)發(fā)，但它們應(yīng)具備基本的為保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的各項(xiàng)管理服務(wù)。總體說(shuō)來(lái)，可以直接借鑒當(dāng)前在手機(jī)等移動(dòng)終端上使用的掌上OS，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)；也可采用Linux來(lái)開(kāi)發(fā)專用的OS。前種方式將明顯有利于縮短開(kāi)發(fā)周期，并可重用現(xiàn)有的應(yīng)用軟件，其缺點(diǎn)是功能有限；后種方式可具有很強(qiáng)的針對(duì)性，其缺點(diǎn)是沒(méi)有相應(yīng)的應(yīng)用軟件支撐，開(kāi)發(fā)難度較大。

　　3.5 網(wǎng)絡(luò)頑存性［5］

　　網(wǎng)絡(luò)的頑存性體現(xiàn)在它對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力。它主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)連接的可靠性和穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力。網(wǎng)絡(luò)的頑存性在很大程度上決定了網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）。由表1-1可知，藍(lán)牙和ZigBee技術(shù)都有一些增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的技術(shù)措施。例如在抗干擾方面，ZigBee和藍(lán)牙分別采用了 DSSS、FHSS技術(shù)；在糾錯(cuò)機(jī)制方面，藍(lán)牙和ZigBee分別采用了前向糾錯(cuò)機(jī)制和差錯(cuò)檢測(cè)/重傳機(jī)制等等。但是，由于當(dāng)前無(wú)線設(shè)備的迅猛增多，無(wú)線設(shè)備的使用環(huán)境也隨之惡化，在加之它們都工作于ISM頻段，因而有必要研究更可靠的技術(shù)措施來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)的頑存性。

　　3.6 能源

　　對(duì)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通常通過(guò)電池來(lái)供電。電池一個(gè)周期的平均工作時(shí)間一方面取決于電池的容量，另一方面也與設(shè)備的能耗和電源的使用效率有關(guān)。

　　目前，在大規(guī)模集成電路的推動(dòng)下，很多電子設(shè)備都在向小型化和微型化方向發(fā)展。比較而言，電源技術(shù)并沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，從而使得在很多移動(dòng)通信設(shè)備中電池所占重量和體積的比例越來(lái)越大。因而尋找新的替代能源將是一項(xiàng)具有重要意義的課題。

　　在現(xiàn)階段只能通過(guò)電池供電的情況下，除要求使用者應(yīng)養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣外，可從硬件和軟件兩方面來(lái)著手以提高電池的平均工作時(shí)間。硬件方面，應(yīng)盡可能地提高設(shè)備的集成度，并利用新型元器件進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)以降低設(shè)備的能耗；軟件方面，應(yīng)設(shè)計(jì)合理的設(shè)備工作模式和節(jié)能模式，同時(shí)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的算法以使信號(hào)的發(fā)射功率具有自適應(yīng)特性。

　　3.7 安全

　　安全問(wèn)題也是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)固有的問(wèn)題。解決安全問(wèn)題的前提是使用者要有安全意識(shí)，其次才是技術(shù)和管理上的問(wèn)題。當(dāng)前很多無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都提供了認(rèn)證和加密等方面的安全功能，但僅有這些措施是不夠的！然而，安全措施的增多會(huì)加重網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，這是矛與盾的關(guān)系。

　　有關(guān)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題在很多文獻(xiàn)中都有深入的討論，這里不再贅述。

　　4. 可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

　　可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可粗略地理解為無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)在個(gè)體上的實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖4.1）。可以說(shuō)，在不同的領(lǐng)域都有可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求。

　　4.1 軍事應(yīng)用

　　軍事領(lǐng)域是可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一，特別是對(duì)情報(bào)搜索、敵后偵察等軍事任務(wù)而言情況更是如此。對(duì)這類應(yīng)用，通常要求系統(tǒng)中配備有耳麥、攝像裝置、穿戴式 GPS裝置、具有顯示和存儲(chǔ)功能的通信設(shè)備等，以便偵察人員通過(guò)系統(tǒng)與外界保持通信聯(lián)系、確定自己所處的位置、方便地進(jìn)行偵察活動(dòng)。

　　圖 4.1 可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于人體的示意圖

　　4.2 工業(yè)應(yīng)用

　　在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，當(dāng)空間環(huán)境等因素導(dǎo)致很多有線檢測(cè)設(shè)備不能進(jìn)行正常的作業(yè)，或者由于需要多個(gè)檢測(cè)設(shè)備協(xié)同工作、而使用有線連接很不方便的時(shí)候，可應(yīng)用可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這不僅會(huì)帶來(lái)方便，而且還可及時(shí)的獲取、處理和傳輸數(shù)據(jù)，提高檢測(cè)效果。

　　4.3 醫(yī)療保健和助殘

　　對(duì)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有吸引力的另一個(gè)領(lǐng)域是醫(yī)療保健和助殘。例如，可通過(guò)在病人身上安放多個(gè)傳感器或其它醫(yī)療設(shè)備（還可根據(jù)需要將傳感器安放到病人的體內(nèi)），以檢測(cè)病人的體征；對(duì)那些不需要住院治療而又需要隨時(shí)觀察病情的病人，也可在病人身上安放一定數(shù)量的傳感器，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)及時(shí)了解病人的最新情況。而對(duì)于殘疾人，則更可以通過(guò)可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的各項(xiàng)設(shè)備獲取使用者或周邊環(huán)境的信息，然后根據(jù)具體的情況提供幫助或告警信息（語(yǔ)音的或圖像的）。

　　4.4 日常生活應(yīng)用

　　在現(xiàn)實(shí)生活中，很多人其實(shí)都同時(shí)攜帶有多個(gè)終端。如果采用可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將這些終端連接起來(lái)，將能帶來(lái)很多方便。例如可通過(guò)手機(jī)及時(shí)地下載朋友推薦的音樂(lè)、然后傳送到自己的MP3上欣賞等。

　　可穿戴式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)還可為旅游探險(xiǎn)者帶來(lái)方便或提供安全保障，如此等等。