СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЬЮ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ЧЕРЕЗ ОБЛАСТЬ ТЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КООРДИНИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2013 года по МПК H04L12/28 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в общем, относится к области техники систем связи медицинских имплантатов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу и системе для управления сетью передачи данных через область тела, содержащей имплантированные устройства и нательные устройства, с использованием координирующего устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время, сеть передачи данных через область тела (BAN) использует беспроводную среду ближнего действия, чтобы обмениваться данными между устройствами. Централизованный узел, называемый координирующим устройством, управляет связью на основе пикосети. Набор BAN-устройств, подключенных к координирующему устройству, формирует пикосеть. BAN-устройства используются для того, чтобы приспосабливаться к медицинским системам управления, мониторингу пациентов, оздоровлению, играм, мультимедийным приложениям. Некоторые BAN-устройства, называемые имплантированными устройствами (IMD), имплантируются в живой организм, а другие BAN-устройства, присутствующие на живом организме, называются нательными устройствами (OBD).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

BAN-устройства типично являются небольшими и не имеют постоянного подключения к источнику питания. BAN-устройства получают питание от аккумулятора, который не может перезаряжаться очень часто или вообще не может перезаряжаться для некоторых IMD.

IMD, имеющие ограничение по питанию, чаще всего находятся в режиме ожидания с максимальным снижением энергопотребления и требуют процесса активации перед началом связи, за исключением случая чрезвычайного события, когда IMD обнаруживает чрезвычайную ситуацию и активируется. Тем не менее, фаза передачи данных для IMD является пренебрежимо малой для срока службы IMD-устройства, поскольку она происходит в течение сеанса в несколько секунд. Следовательно, процесс активации и ассоциирования является основной частью процесса связи имплантатов. Дополнительно, связь с IMD ограничивается системами связи медицинских имплантатов, тогда как связь с OBD может выполняться с использованием, но не только, сверхширокополосного или узкополосного сигнала, тем самым повышая сложность работы координирующего устройства.

В свете вышеприведенного описания существует потребность в способе и системе для управления сетью передачи данных через область тела, содержащей имплантированные устройства и нательные устройства, с использованием координирующего устройства.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные в данном описании, предоставляют способ и систему для управления сетью передачи данных через область тела, содержащей имплантированные устройства и нательные устройства, с использованием координирующего устройства.

Пример способа управления множеством имплантированных устройств в сети передачи данных через область тела посредством использования координирующего устройства включает в себя обнаружение канала услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS) посредством приемо-передающего MICS-устройства в координирующем устройстве. Способ также включает в себя отправку сигнала, указывающего процесс активации, по не-MICS-каналу в имплантированное устройство. Дополнительно, способ включает в себя отправку командного сигнала, указывающего присоединение к пикосети, посредством приемо-передающего MICS-устройства в имплантированное устройство. Командный сигнал содержит идентификатор устройства. Дополнительно, способ также включает в себя прием сигнала подтверждения приема посредством приемо-передающего MICS-устройства координирующего устройства на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство. Сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью. Кроме того, способ включает в себя инициирование процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, содержащих аутентификацию имплантированного устройства, выполнение одного из шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализацию защиты от повторной передачи и обеспечение защиты целостности для кадров данных. Дополнительно, способ также включает в себя обмен данными между координирующим устройством и имплантированным устройством на основе инициирования и отсоединения имплантированного устройства посредством отправки командного сообщения, при этом командное сообщение содержит одно из: одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения.

Пример способа управления множеством нательных устройств в сети передачи данных через область тела посредством использования координирующего устройства включает в себя обнаружение канала связи посредством приемо-передающего устройства в координирующем устройстве. Способ также включает в себя прием запроса на информацию координирующего устройства из нательного устройства. Дополнительно, способ включает в себя прием запроса на ассоциирование для присоединения к пикосети из нательного устройства. Запрос на ассоциирование содержит один или более параметров. Дополнительно, способ включает в себя определение запроса на ассоциирование на основе множества параметров управления доступом, заданных для координирующего устройства. Дополнительно, способ также включает в себя подтверждение приема запроса на ассоциирование с помощью сигнала с сообщением на основе определения, при этом сигнал с сообщением содержит одно из сигнала с сообщением приема, включающего в себя идентификатор устройства для нательного устройства в пикосети, и сигнала с сообщением отклонения, включающего в себя причину отказа по запросу на ассоциирование. Кроме того, способ включает в себя инициирование процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, содержащих одно из: аутентификации нательного устройства, выполнения одного из: шифровки и расшифровки на основе аутентификации и обеспечения защиты целостности для кадров данных. Дополнительно, способ также включает в себя обмен данными между координирующим устройством и нательным устройством на основе инициирования. Дополнительно, способ включает в себя отсоединение нательного устройства посредством отправки командного сообщения, при этом командное сообщение содержит одно из: одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения.

Пример системы включает в себя сеть передачи данных через область тела. Сеть передачи данных через область тела включает в себя множество имплантированных устройств, множество нательных устройств, координирующее устройство, поддерживающее связь с множеством имплантированных устройств. Координирующее устройство включает в себя интерфейс связи для обмена сигналами и данными между координирующим устройством и множеством имплантированных устройств. Координирующее устройство также включает в себя процессор, поддерживающий электронную связь с интерфейсом связи, чтобы обнаруживать канал услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS) посредством приемо-передающего MICS-устройства в координирующем устройстве. Процессор также отправляет сигнал, указывающий процесс активации, по не-MICS-каналу в имплантированное устройство. Дополнительно, процессор отправляет командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети, посредством приемо-передающего MICS-устройства в имплантированное устройство. Командный сигнал содержит идентификатор устройства. Дополнительно, процессор также принимает сигнал подтверждения приема посредством приемо-передающего MICS-устройства координирующего устройства на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство. Сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью. Кроме того, процессор инициирует процедуры обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, которые включают в себя аутентификацию имплантированного устройства, выполнение одного из: шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализацию защиты от повторной передачи и обеспечение защиты целостности для кадров данных. Процессор также обменивается данными между координирующим устройством и имплантированным устройством на основе инициирования. Дополнительно, процессор отсоединяет имплантированное устройство посредством отправки командного сообщения. Командное сообщение включает в себя одно из: одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения. Координирующее устройство, поддерживающее связь с множеством нательных устройств, включает в себя интерфейс связи для обмена сигналами и данными между координирующим устройством и множеством нательных устройств. Координирующее устройство также включает в себя процессор, поддерживающий электронную связь с интерфейсом связи, чтобы обнаруживать канал связи посредством приемо-передающего устройства в координирующем устройстве. Процессор также принимает запрос на информацию координирующего устройства из нательного устройства. Дополнительно, процессор принимает запрос на ассоциирование для присоединения к пикосети из нательного устройства. Запрос на ассоциирование содержит один или более параметров. Дополнительно, процессор также определяет запрос на ассоциирование на основе множества параметров управления доступом, заданных для координирующего устройства. Кроме того, процессор подтверждает прием запроса на ассоциирование с помощью сигнала с сообщением на основе определения. Сигнал с сообщением включает в себя одно из: сигнала с сообщением приема, включающего в себя идентификатор устройства для нательного устройства в пикосети, и сигнала с сообщением отклонения, включающего в себя причину отказа по запросу на ассоциирование. Кроме того, процессор также инициирует процедуры обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, которые аутентифицируют нательное устройство, выполняют одно из: шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализуют защиту от повторной передачи и обеспечивают защиту целостности для кадров данных. Процессор также обменивается данными между координирующим устройством и нательным устройством на основе инициирования. Дополнительно, процессор отсоединяет нательное устройство посредством отправки командного сообщения, при этом командное сообщение содержит одно из: одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение позволяет предоставлять способ и систему для управления сетью передачи данных через область тела, содержащей имплантированные устройства и нательные устройства, с использованием координирующего устройства.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является блок-схемой окружения, в соответствии с которым могут быть реализованы различные варианты осуществления.

Фиг. 2 является блок-схемой координирующего устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 3 и фиг. 4 являются блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для управления множеством имплантированных устройств в сети передачи данных через область тела посредством использования координирующего устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для обнаружения канала посредством координирующего устройства в сети передачи данных через область тела, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации в координирующем устройстве, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей другой процесс активации в координирующем устройстве в соответствии с вариантом осуществления.

Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации, в соответствии с другим вариантом осуществления.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации в координирующем устройстве, в соответствии с другим вариантом осуществления.

Фиг. 11 и фиг. 12 являются блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для управления множеством нательных устройств в сети передачи данных через область тела посредством использования координирующего устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для обнаружения координирующего устройства посредством нательного устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для аутентификации и формирования ключей защиты между координирующим устройством и группой нательных устройств, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для обмена данными с несколькими IMD посредством координирующего устройства, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Фиг. 16-22 иллюстрируют групповой информационный элемент (IE), требуемый для обеспечения группового ассоциирования, в соответствии с одним вариантом осуществления.

РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следует отметить, что этапы способа и системные компоненты представлены посредством традиционных символов на чертежах, показывающих только конкретные подробности, которые являются релевантными для понимания настоящего изобретения. Дополнительно, подробности, которые могут быть легко очевидными для специалистов в данной области техники, возможно, не раскрыты. В настоящем описании, реляционные термины, такие как "первый и "второй" и т.п., могут быть использованы для того, чтобы отличать один объект от другого объекта без обязательного подразумевания фактической взаимосвязи или порядка между такими объектами.

Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные в данном описании, предоставляют способ и систему для управления сетью передачи данных через область тела, содержащей имплантированные устройства и нательные устройства, с использованием координирующего устройства.

Фиг. 1 является блок-схемой окружения 100, в соответствии с которым могут быть реализованы различные варианты осуществления. Окружение может быть сетью передачи данных через область тела (BAN).

Окружение 100 включает в себя координирующее устройство 105 и множество имплантированных устройств (IMD), например, имплантированное устройство 110a и имплантированное устройство 110b. Окружение 100 также включает в себя множество нательных устройств (OBD), например, нательное устройство 115a и нательное устройство 115b. Координирующее устройство 105 поддерживает электронную связь с IMD и OBD. Примеры координирующего устройства 105 включают в себя, но не только, компьютер, переносной компьютер, мобильное устройство, карманное устройство, персональное цифровое устройство (PDA) и любое электронное оборудование, используемое в медицинских вариантах применения. IMD являются электронными устройствами, имплантируемыми в живой организм. OBD являются устройствами, которые размещаются на или в непосредственной близости от живого организма. Координирующее устройство 105 является устройством на или в непосредственной близости от живого организма, которое управляет каналом и предоставляет доступ к сети для одного или более IMD и OBD.

IMD и OBD используются для передачи данных в координирующее устройство 105. Например, сеть передачи данных через область тела (BAN) включает в себя электронные устройства, поддерживающие связь с координирующим устройством 105.

Несколько каналов связи существуют между координирующим устройством 105 и IMD и OBD, и передача данных может осуществляться с использованием любого из каналов связи. В одном варианте осуществления, IMD 110a находится в состоянии ожидания, и координирующее устройство 105 отправляет сигнал активации в IMD 110a для передачи данных. В другом варианте осуществления, координирующее устройство 105 принимает запрос из OBD 115a для передачи данных.

Координирующее устройство 105 включает в себя один или более элементов для идентификации аварийного сигнала. Координирующее устройство 105, включающее в себя элементы, поясняется подробно на фиг. 2.

Фиг. 2 является блок-схемой координирующего устройства 105, в соответствии с одним вариантом осуществления. Координирующее устройство 105 включает в себя шину 205 для передачи информации и процессор 210, соединенный с шиной 205, для обработки информации. Координирующее устройство 105 также включает в себя запоминающее устройство 215, например, оперативное запоминающее устройство (RAM), соединенное с шиной 205, для сохранения информации, требуемой посредством процессора 210. Запоминающее устройство 215 может использоваться для сохранения временной информации, требуемой посредством процессора 210. Координирующее устройство 105 дополнительно может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM) 220, соединенное с шиной 205, для сохранения статической информации, требуемой посредством процессора 210. Модуль 225 хранения, например, магнитный диск, жесткий диск или оптический диск, может предоставляться и соединяться с шиной 205 для сохранения информации.

Координирующее устройство 105 может соединяться через шину 205 с дисплеем 230, например, на электронно-лучевой трубке (CRT) или жидкокристаллическим дисплеем (LCD), для отображения информации. Устройство 235 ввода, включающее в себя различные клавиши, соединяется с шиной 205 для передачи информации в процессор 210. Средство управления 240 курсором, например, мышь, шаровой манипулятор, джойстик или клавиши направления курсора, используемое для передачи информации в процессор 210 и для управления перемещением курсора на дисплее 230, также может соединяться с координирующим устройством 105.

В некоторых вариантах осуществления, этапы настоящего изобретения выполняются посредством координирующего устройства 105 с использованием процессора 210. Информация может быть считана в запоминающее устройство 215 с машиночитаемого носителя, например, модуля 225 хранения. В альтернативных вариантах осуществления, проводная схема может быть использована вместо или в комбинации с программными инструкциями, чтобы реализовывать различные варианты осуществления.

Термин "машиночитаемый носитель" может задаваться как носитель, предоставляющий данные в машину, чтобы предоставлять возможность машине выполнять конкретную функцию. Машиночитаемый носитель может быть носителем хранения данных. Носители хранения данных могут включать в себя энергонезависимые носители и энергозависимые носители. Модуль 225 хранения может быть энергонезависимым носителем. Запоминающее устройство 215 может быть энергозависимым носителем. Все такие носители должны быть материальными, чтобы предоставлять возможность обнаружения инструкций, переносимых посредством носителей, посредством физического механизма, который считывает инструкции в машину.

Примеры машиночитаемого носителя включают в себя, но не только, гибкий диск, дискету, жесткий диск, магнитную ленту, CD-ROM, оптический диск, перфокарты, перфоленту, RAM, PROM, EPROM и флэш-EPROM.

Координирующее устройство 105 также включает в себя интерфейс 245 связи, соединенный с шиной 205, для обеспечения передачи сигналов и данных. Примеры интерфейса 245 связи включают в себя, но не только, ZigBee-порт или любой беспроводной порт, указываемый посредством исследовательской группы Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) 802.15.6. Интерфейс 245 связи поддерживает электронную связь с IMD и OBD. Несколько каналов связи могут быть ассоциированы с интерфейсом 245 связи.

В некоторых вариантах осуществления, процессор 210 может включать в себя один или более процессоров для выполнения одной или более функций процессора 210. Процессоры являются аппаратными схемами, выполняющими указываемые функции.

Одна или более функций включают в себя обнаружение канала услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS) посредством приемо-передающего MICS-устройства в координирующем устройстве 105. Функции также включают в себя отправку сигнала, указывающего процесс активации, по не-MICS-каналу в имплантированное устройство, например, IMD 110a. Дополнительно, способ включает в себя отправку командного сигнала, указывающего присоединение к пикосети, посредством приемо-передающего MICS-устройства в имплантированное устройство. Командный сигнал содержит идентификатор устройства. Дополнительно, функции также включают в себя прием сигнала подтверждения приема посредством приемо-передающего MICS-устройства координирующего устройства 105 на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство. Сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью. Кроме того, функции включают в себя инициирование процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, содержащих аутентификацию IMD 110a, выполнение одного из: шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализацию защиты от повторной передачи и обеспечение защиты целостности для кадров данных. Дополнительно, функции также включают в себя обмен данными между координирующим устройством 105 и IMD 110a на основе инициирования и отсоединения IMD 110a посредством отправки командного сообщения. Командное сообщение содержит одно из одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения.

Для связи с OBD функции процессора 210 включают в себя обнаружение канала связи посредством приемо-передающего устройства в координирующем устройстве 105. Функция также включает в себя прием запроса на информацию координирующего устройства из нательного устройства, например, OBD 115a. Дополнительно, функции включают в себя прием запроса на ассоциирование для присоединения к пикосети из нательного устройства. Запрос на ассоциирование включает в себя один или более параметров. Дополнительно, функции также включают в себя определение запроса на ассоциирование на основе множества параметров управления доступом, заданных для координирующего устройства 105. Функции включают в себя подтверждение приема запроса на ассоциирование с помощью сигнала с сообщением на основе определения. Сигнал с сообщением содержит одно из сигнала с сообщением приема, включающего в себя идентификатор устройства для OBD 115a в пикосети, и сигнала с сообщением отклонения, включающего в себя причину отказа по запросу на ассоциирование. Функции включают в себя инициирование процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, содержащих одно из аутентификации OBD 115a, выполнения одного из: шифровки и расшифровки на основе аутентификации и обеспечения защиты целостности для кадров данных. Дополнительно, функции также включают в себя обмен данными между координирующим устройством 105 и OBD 115a на основе инициирования. Дополнительно, функции включают в себя отсоединение OBD 115a посредством отправки командного сообщения. Командное сообщение содержит одно из одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения.

Следует отметить, что каждое IMD, например, IMD 110a, и каждое OBD, например, OBD 115a, может структурно быть аналогичным координирующему устройству 105 и включать в себя различные элементы, как показано для координирующего устройства 105. Функциональности каждого элемента координирующего устройства 105 на фиг. 2 могут быть аналогичными IMD 110a и OBD 115a за исключением процессора 210.

Фиг. 3-4 являются блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для управления множеством имплантированных устройств (IMD) в сети передачи данных через область тела посредством использования координирующего устройства, например, координирующего устройства 105.

В одном варианте осуществления, IMD, например, IMD 110a, находится в режиме ожидания с максимальным снижением энергопотребления. Режим ожидания с максимальным снижением энергопотребления может задаваться как нахождение IMD во включенном, но нерабочем состоянии. В режиме ожидания с максимальным снижением энергопотребления детектор энергии приемного не-MICS-устройства является активным в режиме с распределением рабочих циклов. IMD активируется в случае чрезвычайного условия или когда процесс активации инициируется посредством координирующего устройства.

Способ начинается на этапе 305.

На этапе 310, канал услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS) обнаруживается посредством приемо-передающего MICS-устройства в координирующем устройстве. MICS-канал первоначально считывает MICS-канал в течение предварительно заданной длительности. Если MICS-канал определяется как свободный от помех, то MICS-канал обнаруживается для связи посредством координирующего устройства.

Дополнительно, после обнаружения MICS-канала, если период бездействия в обнаруженном MICS-канале равняется или превышает предварительно заданную длительность времени, координирующее устройство может поддерживать MICS-канал посредством отправки пакетов, например, нулевого пакета.

На этапе 315, сигнал, указывающий процесс активации, отправляется по не-MICS-каналу в IMD. Сигнал отправляется посредством координирующего устройства, чтобы инициировать процесс активации в IMD. Сигнал отправляется посредством координирующего устройства с использованием передающего не-MICS-устройства, например, передающего устройства на 2,4 ГГц. Сигнал включает в себя информацию, ассоциированную с MICS-каналом.

В варианте осуществления, полоса не-MICS-частот разделяется на N каналов равной полосы пропускания, равноудалено расположенных. Как IMD, так и координирующее устройство не допускают каналов с высокими помехами. Тем не менее, уровень помех может отличаться для IMD и для координирующего устройства. Например, управляемый уровень помех для координирующего устройства может задаваться ниже, чем в IMD.

Если помехи не обнаруживаются в канале полосы не-MICS-частот, то координирующее устройство отправляет сигнал в IMD, указывающий инициирование процесса активации с использованием технологии предотвращения коллизий на основе множественного доступа с контролем несущей. Сигнал отправляется по не-MICS-каналам в пределах управляемого уровня помех. В некоторых вариантах осуществления, сигнал может повторно отправляться по каждому не-MICS-каналу в пределах управляемого уровня помех для достижения большей надежности. В некоторых вариантах осуществления, сигнал отправляется по не-MICS-каналам в пределах управляемого уровня помех в случайной последовательности до тех пор, пока подтверждение приема не будет принято посредством координирующего устройства.

Во время режима ожидания с максимальным снижением энергопотребления, IMD работает с разграничением рабочих циклов в детекторе энергии по не-MICS-каналу, имеющему меньшие помехи. После приема сигнала IMD может отправлять сигнал подтверждения приема.

В некоторых вариантах осуществления, сигнал подтверждения приема принимается посредством приемо-передающего MICS-устройства координирующего устройства на основе отправки сигнала в IMD.

В некоторых вариантах осуществления, сигнал повторно отправляется по не-MICS-каналу до тех пор, пока сигнал подтверждения приема не будет принят из имплантированного устройства в заданный период времени. В некоторых вариантах осуществления, сигнал повторно отправляется по другому не-MICS-каналу, если сигнал подтверждения приема не принимается по MICS-каналу в заданный период времени.

На этапе 320, командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети, отправляется посредством приемо-передающего MICS-устройства в имплантированное устройство. Командный сигнал включает в себя идентификатор устройства для IMD, назначаемый посредством координирующего устройства.

В одном варианте осуществления, командный сигнал отправляется после сигнала приема подтверждения приема, который отправлен в ответ на отправку сигнала в имплантированное устройство.

На этапе 325, сигнал подтверждения приема принимается посредством приемо-передающего MICS-устройства координирующего устройства на основе командного сигнала, отправляемого в имплантированное устройство. Сигнал подтверждения приема включает в себя поле управления безопасностью, которое задает требование по обеспечению безопасности в IMD.

В некоторых вариантах осуществления, IMD ожидает приема сигнала и командного сигнала перед передачей сигнала подтверждения приема с полем управления безопасностью.

На этапе 330, процедуры обеспечения безопасности инициируются на основе поля управления безопасностью.

Уровень безопасности представляется в поле управления безопасностью с использованием однобайтовой битовой карты. Каждый бит используется для того, чтобы указывать поддержку функций безопасности следующим образом:

Бит 0 - аутентификация

Бит 1 - защита целостности

Бит 2 - шифровка и расшифровка

Бит 3 - защита от повторной передачи с использованием счетчиков кадров

Бит 4 - идентичная безопасность для всех кадров в одном сеансе

Бит 5 - размер ключа в 192 бита

Бит 6 - размер ключа в 256 битов

Бит 7 - зарезервировано для будущего использования (RFU)

Когда безопасность не требуется, биты в поле управления безопасностью задаются равными 0. Используемый размер ключа по умолчанию может задаваться как 128-битовые ключи. Разные уровни безопасности могут быть реализованы для различных устройств с использованием однобайтовой битовой карты. Координирующее устройство может завершать ассоциирование с ошибкой, если уровень безопасности, указываемый посредством IMD, является неприемлемым. Поле управления безопасностью задает безопасность на уровне кадра в MAC-кадре с использованием управления безопасностью, полей прикладных параметров, передаваемых во время процедуры ассоциирования, при этом различные функции безопасности могут выбираться для каждого кадра согласно варианту применения и требованиям к BAN-устройствам. В некоторых вариантах осуществления, безопасность на уровне кадра идентифицируется во время процедуры ассоциирования так, что аналогичная безопасность на уровне кадра равномерно используется для кадров, которым требуется средство обеспечения безопасности.

Некоторые характеристики реализуются в координирующем устройстве и IMD для реализации уровня безопасности.

Координирующее устройство может предварительно конфигурироваться со следующими сведениями:

Режим минимальной безопасности, который, как предполагает координирующее устройство, поддерживает IMD.

В энергонезависимом запоминающем устройстве координирующего устройства сохраняется таблица защиты, включающая в себя следующие поля:

Общие ключи для каждого клиентского устройства (несколько ключей, идентифицированных посредством идентификатора, называемого идентификатором на основе главного ключа (MKID)). Клиентское устройство в этом случае может быть IMD.

Идентификатор устройства, MAC-адрес, тип устройства, услуги, предоставляемые посредством клиентов. Эта информация может предварительно сохраняться или собираться посредством процедуры ассоциирования. Эта информация сохраняется в клиентском устройстве даже после того, как клиентское устройство отсоединяется от координирующего устройства.

BAN-устройство также может предварительно конфигурироваться с ключами защиты и соответствующим MKID, как в координирующем устройстве. Идентификатор устройства, MAC-адрес, тип устройства, услуги, предоставляемые посредством клиентского устройства, предварительно конфигурируются в клиентском устройстве.

IMD и координирующее устройство должны иметь характеристику сохранять временные ключи и счетчики кадров до тех пор, пока ключи не будут согласованы повторно в последующем сеансе.

На этапе 335, IMD аутентифицируется с использованием процедуры четырехстороннего установления связи, которая проверяет достоверность того, что главный ключ совместно используется между координирующим устройством и IMD.

На этапе 340, формирование парных ключей, чтобы обеспечивать шифровку и расшифровку, выполняется на основе аутентификации. Например, режим счетчика AES-128 может использоваться для шифрования данных.

На этапе 345, реализуется защита от повторной передачи.

Счетчик кадров используется для защиты от повторной передачи. Может быть использован двухбайтовый счетчик кадров. Значение счетчика кадров из предыдущего сеанса должно быть сохранено в координирующем устройстве и IMD. Последующий сеанс может выбирать продолжать подсчет со счетчика кадров, сохраненного из предыдущего сеанса, или перезапускаться с новым случайным счетчиком кадров.

На этапе 350 обеспечивается защита целостности для кадров данных.

Код аутентификации сообщения на основе сцепления блоков шифра (CBC-MAC) согласно AES-128 может использоваться для вычисления при проверке целостности. Проверка целостности может быть включена в кадры данных.

MAC-протокол может избирательно использовать конфиденциальность и защиту целостности, используемую в кадрах данных, которые отправляются из IMD и координирующего устройства. Поле заголовка безопасности используется для того, чтобы указывать этот выбор. Стандартные кадры, например, опросные или другие управляющие кадры, отправляемые из координирующего устройства, не должны шифроваться или защищаться на предмет целостности.

На этапе 355, данные передаются между координирующим устройством и IMD на основе инициирования на этапе 330. Обмен данными может выполняться на основе процедуры обеспечения безопасности, заданной на этапе 330.

Когда координирующее устройство поддерживает связь с множеством IMD, данные могут широковещательно передаваться посредством координирующего устройства или отправляться по отдельности в каждое IMD. При приеме данных каждое IMD отправляет ответ в координирующее устройство. Примеры данных могут включать в себя, но не только, командный сигнал, кадры данных, сообщение с опросом, запрос на получение данных, управляющий сигнал и активирующий сигнал. Например, когда IMD принимает кадр данных из координирующего устройства, IMD отправляет сигнал подтверждения приема данных в координирующее устройство. В некоторых вариантах осуществления, ответ не отправляется посредством IMD при приеме данных из координирующего устройства.

На этапе 360, имплантированное устройство отсоединяется посредством отправки командного сообщения. Командное сообщение включает в себя одно из одноадресного сообщения, многоадресного сообщения и широковещательного сообщения. Отсоединение может выполняться посредством отправки командного сообщения в IMD и высвобождения идентификатора устройства.

В варианте осуществления, координирующее устройство может отсоединять несколько IMD посредством широковещательной передачи или многоадресной передачи сообщения конца сеанса в IMD.

В некоторых вариантах осуществления, IMD может отсоединяться от координирующего устройства.

Способ завершается на этапе 365.

В некоторых вариантах осуществления, координирующее устройство может включать в себя другое приемо-передающее MICS-устройство или приемное MICS-устройство для приема аварийных сигналов из IMD, имеющего чрезвычайное событие. Другое приемо-передающее MICS-устройство или приемное MICS-устройство может работать с разграничением рабочих циклов в MICS-канале, имеющем меньшие помехи, для прослушивания аварийных сигналов. Частота приемного устройства в не-MICS-канале сдвигается к другой частоте, имеющей меньшие помехи по сравнению с частотой приемного устройства, если множество принятых сигналов являются сигналами сети, отличной от сети передачи данных через область тела. Аварийный сигнал может быть идентифицирован с использованием заголовка рабочих данных в принимаемом аварийном сигнале.

В варианте осуществления, после приема аварийного сигнала в другом приемо-передающем MICS-устройстве, координирующее устройство прекращает текущую связь с IMD и приемо-передающее MICS-устройство начинает связь с другим имплантированным устройством, чтобы обрабатывать чрезвычайную ситуацию.

В другом варианте осуществления, после приема аварийного сигнала в другом приемо-передающем MICS-устройстве, координирующее устройство обрабатывает чрезвычайную ситуацию без прекращения обычной связи.

В одном варианте осуществления, координирующее устройство поддерживает связь с первым IMD. Координирующее устройство должно подключаться ко второму IMD. В таком случае, координирующее устройство отправляет команду поддержания соединения в первое IMD. После приема команды поддержания соединения первое IMD переходит в режим ожидания или отключается. Первое IMD может быть инициализировано, чтобы активироваться после предварительно заданного времени или периодически в течение предварительно заданной длительности времени. Координирующее устройство затем инициирует соединение со вторым IMD на основе способа, описанного на фиг. 3 и фиг. 4. После установления соединения со вторым IMD координирующее устройство отправляет команду отключения поддержания соединения в первое IMD. В варианте осуществления, первое IMD активируется по истечении предварительно заданного времени.

Во втором варианте осуществления, координирующее устройство поддерживает связь с первым IMD в MICS-канале. Координирующее устройство должно подключаться ко второму IMD. Координирующее устройство отправляет сигнал активации во второе IMD по не-MICS-каналу. После приема сигнала активации второе IMD должно отправлять сигнал подтверждения приема по MICS-каналу с использованием технологии предотвращения коллизий на основе множественного доступа с контролем несущей. Когда координирующее устройство принимает сигнал подтверждения приема, координирующее устройство инициирует соединение со вторым IMD на основе способа, описанного на фиг. 3 и фиг. 4.

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для обнаружения канала посредством координирующего устройства в сети передачи данных через область тела, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Способ начинается на этапе 405.

На этапе 410, сканирование для обнаружения энергии выполняется во множестве каналов. Каждый канал считывается в течение предварительно определенной длительности, чтобы обнаруживать энергию.

На этапе 415, определяется список свободных каналов. Список свободных каналов может быть определен посредством идентификации каналов с низкими помехами.

В варианте осуществления, если свободный канал не определяется, то способ для обнаружения канала завершается.

На этапе 420, канал, имеющий наименьшие помехи, выбирается из списка свободных каналов.

На этапе 425, сообщение обнаружения канала широковещательно передается, чтобы определять то, используется или нет канал посредством другого координирующего устройства в BAN.

На этапе 430, определяется, принят или нет ответ на широковещательное сообщение. Если ответ не принят, то этап 435 выполняется.

Если принят ответ, который указывает, что выбранный канал используется посредством другого координирующего устройства, то этап 415 выполняется.

Способ завершается на этапе 435.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Блок-схема последовательности операций способа иллюстрирует процесс активации, когда опрос не используется в MICS-канале для связи между координирующим устройством, например, координирующим устройством 105 и IMD, например, IMD 110a, которое находится в настоящее время в режиме ожидания с максимальным снижением энергопотребления.

Первоначально, приемо-передающее MICS-устройство включается в координирующем устройстве 105, чтобы выполнять обнаружение MICS-канала. Кроме того, в IMD 110a, приемное не-MICS-устройство включается, чтобы прослушивать сигнал активации.

После обнаружения MICS-канала передающее не-MICS-устройство включается посредством координирующего устройства 105, и сигнал активации, включающий в себя информацию MICS-канала, отправляется в IMD. Приемное не-MICS-устройство в IMD 110a принимает сигнал активации и указывает IMD. IMD 110a затем отключает приемное не-MICS-устройство и включает приемо-передающее MICS-устройство IMD для отправки сигнала подтверждения приема в координирующее устройство 105, указывающего то, что процесс активации завершается. Координирующее устройство 105, при приеме сигнала подтверждения приема, отключает передающее не-MICS-устройство.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации в координирующем устройстве, например, координирующем устройстве 105, в соответствии с одним вариантом осуществления;

Способ начинается на этапе 605.

На этапе 610, сигнал активации отправляется посредством координирующего устройства в IMD. Координирующее устройство ожидает в течение определенного периода времени, чтобы принять сигнал подтверждения приема.

На этапе 615, определяется, принят или нет сигнал подтверждения приема.

Если сигнал подтверждения приема не принят, то выполняется этап 620, иначе выполняется этап 625.

На этапе 620, определяется, выполнено или нет максимальное число повторных попыток отправки сигнала активации.

Если максимальное число повторных попыток выполнено, то выполняется этап 625, иначе выполняется этап 610.

В варианте осуществления, если максимальное число повторных попыток выполнено, то способ по фиг. 7 выполняется с использованием другого MICS-канала.

Способ завершается на этапе 625.

Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей другой процесс активации в координирующем устройстве, например, координирующем устройстве 105, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Способ начинается на этапе 705.

На этапе 710, сигнал активации отправляется посредством координирующего устройства в IMD в течение предварительно заданного периода времени. В течение предварительно заданного периода времени сигнал активации непрерывно отправляется N раз в IMD по не-MICS-каналу.

На этапе 715, определяется, отправляется сигнал активации по всем или не по всем не-MICS-каналам.

Если все не-MICS-каналы используются, то выполняется этап 720, иначе выполняется этап 710для другого MICS-канала.

Способ завершается на этапе 720.

Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации, в соответствии с другим вариантом осуществления.

Блок-схема последовательности операций способа иллюстрирует процесс активации, когда опрос используется в MICS-канале для связи между координирующим устройством 105 и IMD 110a, которое находится в режиме ожидания с максимальным снижением энергопотребления.

Первоначально, приемо-передающее MICS-устройство включается в координирующем устройстве 105, чтобы выполнять обнаружение MICS-канала. Кроме того, в IMD 110a, приемное не-MICS-устройство включается, чтобы прослушивать сигнал активации.

После обнаружения MICS-канала передающее не-MICS-устройство включается посредством координирующего устройства 105, и сигнал активации отправляется в IMD. Приемное не-MICS-устройство в IMD 110a принимает сигнал активации и указывает IMD. IMD 110a затем отключает приемное не-MICS-устройство и ожидает командного сигнала, указывающего присоединение к пикосети. После приема командного сигнала IMD 110a включает приемо-передающее MICS-устройство IMD для отправки сигнала подтверждения приема в координирующее устройство 105. Координирующее устройство 105, при приеме сигнала подтверждения приема, отключает передающее не-MICS-устройство, и процесс активации завершается.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей процесс активации в координирующем устройстве, например, координирующем устройстве 105, в соответствии с другим вариантом осуществления.

Способ начинается на этапе 905.

На этапе 910, сигнал активации отправляется посредством координирующего устройства в IMD.

На этапе 915, командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети, отправляется в IMD после предварительно заданного периода времени отправки сигнала активации. Координирующее устройство ожидает в течение другого периода времени, чтобы принимать сигнал подтверждения приема.

На этапе 920, определяется, принят или нет сигнал подтверждения приема.

Если сигнал подтверждения приема не принят, то выполняется этап 925, иначе выполняется этап 930.

На этапе 925, определяется, выполнено или нет максимальное число повторных попыток отправки сигнала активации.

Если максимальное число повторных попыток выполнено, то выполняется этап 930, иначе выполняется этап 910.

Способ завершается на этапе 930.

Фиг. 11-12 являются блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способуправления множеством нательных устройств в сети передачи данных через область тела посредством использования координирующего устройства, например, координирующего устройства 105.

Нательное устройство, например, нательное устройство (OBD) 115a, выполняет обнаружение для координирующего устройства, которое имеет характеристику обработки нательного устройства.

В одном варианте осуществления, координирующее устройство может передавать в широковещательном режиме характеристику в сети передачи данных через область тела. В другом варианте осуществления, нательное устройство может отправлять информационный запрос в координирующее устройство.

Способ начинается на этапе 1005.

На этапе 1010, частота в канале связи обнаруживается посредством приемо-передающего устройства в координирующем устройстве.

Частота может быть обнаружена посредством начального считывания частоты канала связи в течение предварительно заданной длительности. Если частота в канале связи определяется как свободная от помех, то координирующее устройство выполняет оповещение по каналу для обнаружения канала связи. Если ответ не принят для оповещения по каналу, канал связи обнаруживается.

На этапе 1015, запрос на информацию координирующего устройства принимается из OBD. Запрос включает в себя характеристику координирующего устройства и идентификатор для координирующего устройства.

Координирующее устройство затем может отправлять свою характеристику и идентификатор.

В варианте осуществления, информация координирующего устройства может быть широковещательно передана посредством координирующего устройства.

На этапе 1020, запрос на ассоциирование для присоединения к пикосети принимается из OBD. Запрос на ассоциирование включает в себя один или более параметров, например, информацию нательного устройства, среднюю скорость передачи данных, размер пакета, время между поступлением пакетов, размер пакета, отправляемого на MAC-уровне, требование по задержке и поле управления безопасностью.

На этапе 1025, запрос на ассоциирование определяется на основе множества параметров управления доступом, заданных для координирующего устройства. Примеры параметров управления доступом включают в себя, но не только, доступность гарантируемых временных квантов.

На этапе 1030, прием запроса на ассоциирование подтверждается с помощью сигнала с сообщением на основе определения. Сообщение может быть одним из сигнала с сообщением приема, включающего в себя идентификатор устройства для OBD в пикосети, и сигнала с сообщением отклонения, включающего в себя причину отказа по запросу на ассоциирование.

На этапе 1035, процедуры обеспечения безопасности инициируются на основе поля управления безопасностью.

Уровень безопасности в поле управления безопасностью представляется с использованием однобайтовой битовой карты. Каждый бит используется для того, чтобы указывать поддержку функций безопасности следующим образом:

Бит 0 - аутентификация

Бит 1 - защита целостности

Бит 2 - шифровка или расшифровка

Бит 3 - защита от повторной передачи с использованием счетчиков кадров

Бит 4 - идентичная безопасность для всех кадров в одном сеансе

Бит 5 - размер ключа в 192 бита

Бит 6 - размер ключа в 256 битов

Бит 7 - RFU

Когда безопасность не требуется, биты в поле управления безопасностью задаются равными 0. Используемый размер ключа по умолчанию может задаваться как 128-битовые ключи. Разные уровни безопасности могут быть реализованы для различных устройств с использованием однобайтовой битовой карты. Координирующее устройство может завершать с ошибкой ассоциирование, если уровень безопасности, указываемый посредством нательного устройства, является неприемлемым.

Некоторые характеристики реализуются в координирующем устройстве и нательном устройстве для реализации уровня безопасности.

Координирующее устройство должно быть предварительно сконфигурировано со следующими сведениями:

Режим минимальной безопасности, который, как предполагает координирующее устройство, поддерживает нательное устройство.

В энергонезависимом запоминающем устройстве координирующего устройства сохраняется таблица защиты, включающая в себя следующие поля:

Общие ключи для каждого клиентского устройства (несколько ключей, идентифицированных посредством идентификатора, называемого идентификатором на основе главного ключа (MKID)). Клиентское устройство в этом случае может быть OBD.

Идентификатор устройства, MAC-адрес, тип устройства, услуги, предоставляемые посредством клиентов. Информация может предварительно сохраняться или собираться посредством процедуры ассоциирования. Эта информация сохраняется в клиентском устройстве даже после того, как клиентское устройство отсоединяется от координирующего устройства.

Нательное устройство также может предварительно конфигурироваться с ключами защиты и соответствующим MKID, как в координирующем устройстве. Идентификатор устройства, MAC-адрес, тип устройства, услуги, предоставляемые посредством клиентского устройства, предварительно конфигурируются в клиентском устройстве.

Нательное устройство и координирующее устройство должны иметь характеристику сохранять временные ключи и счетчики кадров до тех пор, пока ключи не будут согласованы повторно в последующем сеансе.

Счетчик кадров используется для защиты от повторной передачи. Двухбайтовый счетчик кадров может быть использован. Значение счетчика кадров из предыдущего сеанса должно быть сохранено в координирующем устройстве и нательном устройстве. Последующий сеанс может выбирать продолжать подсчет со счетчика кадров, сохраненного из предыдущего сеанса, или перезапускаться с новым случайным счетчиком кадров.

На этапе 1040, OBD аутентифицируется с использованием процедуры четырехстороннего установления связи, которая проверяет достоверность того, что главный ключ совместно используется между координирующим устройством и OBD.

На этапе 1045, формирование парных ключей, чтобы обеспечивать шифровку и расшифровку, выполняется на основе аутентификации. Режим счетчика AES-128 может использоваться для шифрования данных.

На этапе 1050, защита от повторной передачи реализуется.

На этапе 1055, защита целостности для кадров данных обеспечивается.

Код аутентификации сообщения на основе сцепления блоков шифра (CBC-MAC) согласно AES-128 может использоваться для вычисления при проверке целостности. Проверка целостности может быть включена в кадры данных.

MAC-протокол может избирательно использовать конфиденциальность и защиту целостности, используемую в кадрах данных, которые отправляются из OBD и координирующего устройства. Поле заголовка безопасности используется для того, чтобы указывать этот выбор. Стандартные кадры, например, опросные или другие управляющие кадры, отправляемые из координирующего устройства, не должны шифроваться или защищаться на предмет целостности.

На этапе 1060, данные передаются между координирующим устройством и нательным устройством на основе инициирования.

На этапе 1065, идентификатор устройства, назначаемый нательному устройству, отсоединяется посредством координирующего устройства. Отсоединение может выполняться посредством отправки сигнала команды отсоединения в OBD и высвобождения идентификатора устройства.

Способ завершается на этапе 1070.

Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для обнаружения координирующего устройства посредством нательного устройства, например, нательного устройства 115a, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Способ начинается на этапе 1105.

На этапе 1110, выполняется пассивное сканирование на предмет широковещательного сообщения из координирующего устройства.

Список координирующих устройств в сети передачи данных через область тела создается на основе широковещательного сообщения из координирующего устройства в канале связи. Широковещательное сообщение может включать в себя характеристику и идентификатор координирующего устройства.

На этапе 1115, совпадение характеристики и идентификатора для нательного устройства определяется.

Если сопоставление характеристики и идентификатора завершается удачно, то этап 1130 выполняется, иначе этап 1120 выполняется.

На этапе 1120, определяется то, все или не все частоты канала связи используются для выполнения пассивного сканирования.

Если все частоты используются, то этап 1135 выполняется, иначе этап 1125 выполняется.

На этапе 1125, частота канала связи сдвигается к другой частоте.

На этапе 1130, процедура ассоциирования начинается с координирующего устройства на основе сопоставления характеристики и идентификатора, определенного на этапе 1115 или этапе 1125.

Способ завершается на этапе 1135.

Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для аутентификации и формирования ключей защиты между координирующим устройством и множеством нательных устройств, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Координирующее устройство принимает запрос на ассоциирование из характерного устройства, которое представляет множество нательных устройств. Множество устройств может быть сгруппировано на основе варианта применения и представляется посредством характерного устройства. Координирующее устройство затем инициирует процедуру четырехстороннего установления связи для аутентификации. Главный ключ является общим ключом, который используется для того, чтобы аутентифицировать как характерное устройство, так и координирующее устройство.

После завершения процедуры четырехстороннего установления связи, координирующее устройство затем передает в широковещательном режиме сообщение, которое включает в себя одно из идентификатора группы, соответствующего характерному узлу, идентификаторов устройств для множества нательных устройств и набора параметров безопасности. Набор параметров безопасности включает в себя идентификатор на основе главного ключа (MKID), совместно используемый между координирующим устройством и множеством нательных устройств, одноразовый номер клиента, одноразовый номер координирующего устройства и флаговый бит, указывающий то, используется уникальный отдельный ключ или общий ключ для связи между координирующим устройством и множеством нательных устройств. Информация одноразового номера, передаваемая во время аутентификации координатора и характерного узла, и идентификаторы устройств, назначаемые посредством координатора для группы устройств, используются посредством каждого нательного устройства, чтобы формировать общий парный ключ или уникальный парный ключ, который должен использоваться для защиты связи. Идентификаторы устройств включают в себя отдельный идентификатор устройства для множества нательных устройств.

С использованием MKID, одноразового номера координирующего устройства, одноразового номера клиента, общий парный временной ключ (PTK), в данном описании известный как групповой ключ, формируется посредством координирующего устройства и каждого нательного устройства во множестве нательных устройств. Передача данных защищается между координирующим устройством и любым устройством в группе устройств с использованием общего группового ключа.

Координирующее устройство также может формировать парный уникальный ключ для каждого нательного устройства в группе устройств с использованием идентификатора устройства каждого нательного устройства вместе с одноразовым номером координирующего устройства, одноразовым номером клиента. Аналогично, каждое устройство в группе устройств формирует парный уникальный ключ с использованием идентификатора нательного устройства и одноразового номера координирующего устройства, одноразового номера клиента. Передача данных защищается между координирующим устройством и любым устройством группы с использованием уникального ключа устройства.

Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей способ для обмена данными с несколькими IMD посредством координирующего устройства, например, координирующего устройства 105, в соответствии с одним вариантом осуществления.

В некоторых случаях, необходимо обмениваться данными с множеством IMD в один момент времени. Следовательно, процесс активации должен быть инициирован для соответствующих IMD одновременно.

Способ начинается на этапе 1305.

На этапе 1310, процесс активации инициируется для IMD. Процесс активации может программироваться в IMD или может выполняться посредством прикладной программы.

IMD находятся в режиме бездействия на этапе 1315.

На этапе 1320, MICS-канал обнаруживается. Успешное обнаружение MICS-канала проверяется на этапе 1325.

Если MICS-канал обнаруживается успешно, то этап 1335 выполняется, иначе проверка на предмет максимального числа повторных попыток выполняется на этапе 1330.

На этапе 1335, процесс соединения инициируется для каждого из IMD либо последовательно, либо пакетно. MICS-канал может быть дополнительно обнаружен посредством отправки пакета, например, нулевого пакета.

На этапе 1340, проверяется успешное соединение с каждым из IMD. Если соединение не является успешным со всеми IMD, этап 1355 выполняется, иначе этап 1345 выполняется.

На этапе 1345, данные передаются между координирующим устройством и IMD, и этап 1350 выполняется.

На этапе 1350, IMD отсоединяется посредством координирующего устройства, и идентификатор устройства высвобождается. Отсоединение может выполняться посредством отправки сигнала команды отсоединения в IMD и высвобождения идентификатора устройства. Этап 1380 выполняется после этапа 1350.

В некоторых вариантах осуществления, IMD может отсоединяться от координирующего устройства.

На этапе 1355, проверяется требование соединения с каждым IMD.

Если только некоторые IMD должны соединяться, выполняется этап 1360, иначе выполняется этап 1365.

На этапе 1360, проверяется максимальное число повторных попыток для IMD, которые завершают с ошибкой соединение. Если максимальное число повторных попыток проведено, то выполняется этап 1370, иначе выполняется этап 1335.

На этапе 1365, проверяется максимальное число повторных попыток для IMD, которые завершают с ошибкой соединение. Если максимальное число повторных попыток проведено, то выполняется этап 1375, иначе выполняется этап 1335.

На этапе 1370, режим связи инициируется с соединенными IMD, и выполняется этап 1380.

На этапе 1375, координирующее устройство отсоединяется от соединенных IMD, и выполняется этап 1380.

Способ завершается на этапе 1380.

Фиг. 16-21 иллюстрируют групповой информационный элемент (IE), требуемый для обеспечения группового ассоциирования, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Групповой IE является информационным элементом для обеспечения запроса по групповому ассоциированию, ответа по групповому ассоциированию, групповым IE для информации группы в широковещательном сообщении для механизма доступа к каналу на основе TDMA. Как проиллюстрировано на фиг. 16, IE для упомянутой информации идентифицируется с использованием поля типа элемента. Поле длины предоставляет длину группового IE.

IE группового ассоциирования имеет определенное число полей счетчиков числа узлов и идентификаторов групп. В некоторых вариантах осуществления, один флаг вводится для указания идентификатора ключа защиты, который может быть одним из уникального ключа защиты и группового ключа защиты.

IE группового ответа, который отправляется вместе с ответом на запрос на групповое ассоциирование и в широковещательном сообщении из координирующего устройства, может включать в себя тип элемента, длину и идентификаторы устройств. Для группового IE, широковещательно передаваемого посредством координирующего устройства, групповой IE включает в себя тип элемента, длину, идентификатор группы, идентификаторы устройств и информацию пула временных квантов. В некотором варианте осуществления для группового IE, идентификаторы устройств могут заменяться посредством битовой карты устройств группы. В другом варианте осуществления для группового IE, идентификаторы устройств не присутствуют, и выделение временных квантов для устройств указывается посредством битовой карты явного выделения временных квантов.

На фиг. 17, диапазон выделения временных квантов задается для устройств. В варианте осуществления, выделение временных квантов может быть непрерывным на основе TDMA. В другом варианте осуществления, выделение временных квантов может быть прерывистым на основе TDMA.

На фиг. 18, группа идентификаторов задается как непрерывный набор идентификаторов устройств.

На фиг. 19, группа идентификаторов, выделяемых посредством координирующего устройства, может быть прерывистой.

На фиг. 20, предоставляется битовая карта устройств, которая указывает, каким устройствам предоставляются временные кванты посредством координирующего устройства. Например, если бит 0 в поле битовой карты устройств активируется, то первому устройству в группе устройств предоставляется временной квант. Бит 1 сброшен указывает то, что второму устройству в группе устройств не предоставляются временные кванты посредством координирующего устройства.

Если устройству в группе устройств назначается различное число временных квантов, устройство может быть задано с использованием битовой карты выделения временных квантов, как проиллюстрировано на фиг. 21. Битовая карта выделения временных квантов включает в себя информацию для устройств, которым предоставляются временные кванты в координирующем устройстве. Например, 100 указывает, что четыре временных кванта предоставляются для первого устройства. Аналогично, временные кванты задаются для устройств, которым выделены временные кванты посредством координирующего устройства.

В некоторых вариантах осуществления, битовая карта устройств и битовая карта выделения временных квантов могут представляться в качестве одного поля "битовая карта явного выделения временных квантов", как проиллюстрировано на фиг. 22. На фиг. 22, первое устройство должно иметь 4 временных кванта, заданных посредством 100. Второе устройство может иметь нуль временных квантов, заданных посредством 000.

В предшествующем подробном описании, настоящее изобретение и его преимущества описаны в отношении конкретных вариантов осуществления. Тем не менее, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что различные модификации и изменения могут осуществляться без отступления от объема настоящего изобретения, как указано в нижеизложенной формуле изобретения. Соответственно, подробное описание и чертежи должны рассматриваться в качестве иллюстративных примеров настоящего изобретения, а не в ограничивающем смысле. Все такие возможные модификации имеют намерение включения в рамки настоящего изобретения.

Изобретение относится к области техники систем связи медицинских имплантатов. Техническим результатом является обеспечение гибкости управление сетью передачи данных через область тела, повышение срока службы имплантатов. Способ включает в себя обнаружение канала услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS) посредством приемопередающего MICS-устройства в координирующем устройстве. Способ также включает в себя отправку сигнала, указывающего процесс активации, по не-MICS-каналу в имплантированное устройство, и командного сигнала, указывающего присоединение к пикосети, посредством приемо-передающего MICS-устройства в имплантированное устройство. Дополнительно, способ также включает в себя прием сигнала подтверждения приема посредством приемо-передающего MICS-устройства координирующего устройства на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство. Сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью. Кроме того, способ включает в себя инициирование процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью. Дополнительно, способ также включает в себя обмен данными между координирующим устройством и имплантированным устройством на основе инициирования и отсоединения имплантированного устройства посредством отправки командного сообщения. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Способ управления сетью передачи данных через область тела посредством координирующего устройства, при этом способ содержит этапы, на которых:
обнаруживают канал услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS);
отправляют сигнал активации, указывающий процесс активации, по не-MICS-каналу;
ассоциируют с имплантированным устройством прием сигнала активации по MICS-каналу;
обмениваются данными между координирующим устройством и имплантированным устройством; и
отсоединяют имплантированное устройство посредством отправки командного сообщения на отсоединение.

2. Способ по п.1, в котором сигнал активации содержит информацию, ассоциированную с MICS-каналом.

3. Способ по п.1, в котором этап ассоциирования дополнительно содержит этапы, на которых:
принимают первый сигнал подтверждения приема на основе отправки сигнала активации по MICS-каналу из имплантированного устройства;
отправляют командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети, в имплантированное устройство по MICS-каналу; и
принимают второй сигнал подтверждения приема по MICS-каналу на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство.

4. Способ по п.3, в котором второй сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью, и
в котором этап ассоциирования дополнительно включает в себя этапы, на которых:
инициируют процедуры обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью;
аутентифицируют имплантированное устройство;
выполняют одно из шифровки и расшифровки на основе аутентификации;
реализуют защиту от повторной передачи; и
обеспечивают защиту целостности для кадров данных.

5. Способ по п.1, в котором этап ассоциирования дополнительно включает в себя этапы, на которых:
отправляют командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети, в имплантированное устройство по MICS-каналу; и
принимают сигнал подтверждения приема по MICS-каналу на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство.

6. Способ по п.5, в котором сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью, и
в котором этап ассоциирования дополнительно содержит этапы, на которых:
инициируют процедуры обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью;
аутентифицируют имплантированное устройство;
выполняют одно из шифровки и расшифровки на основе аутентификации;
реализуют защиту от повторной передачи; и
обеспечивают защиту целостности для кадров данных.

7. Способ по п.1, в котором этап обнаружения содержит этап, на котором поддерживают MICS-канал во время бездействия между координирующим устройством и имплантированным устройством.

8. Способ по п.3, в котором этап отправки сигнала активации содержит один из этапов, на которых:
повторно отправляют сигнал активации по не-MICS-каналу до тех пор, пока сигнал подтверждения приема не будет принят из имплантированного устройства в заданный период времени; и
повторно отправляют сигнал активации по другому не-MICS-каналу, если сигнал подтверждения приема не принят по MICS-каналу в заданный период времени.

9. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
сканируют другой MICS-канал в координирующем устройстве на предмет аварийного сигнала, отправленного из другого имплантированного устройства;
прекращают обмен данными между координирующим устройством и имплантированным устройством, когда принят аварийный сигнал, отправленный из другого имплантированного устройства, и
осуществляют обмен данными между координирующим устройством и другим имплантированным устройством по другому MICS-каналу.

10. Способ по п.1, в котором координирующее устройство предварительно конфигурируют с помощью таблицы защиты, содержащей идентификаторы устройств, главные ключи и соответствующие идентификаторы на основе главных ключей, типы устройств, услуги и адреса управления доступом к среде.

11. Способ по п.4, в котором поле управления безопасностью задает безопасность на уровне кадра в MAC-кадре с использованием управления безопасностью, полей прикладных параметров, обмененных во время процедуры ассоциирования, при этом различные функции безопасности выбирают для каждого кадра согласно варианту применения и требованиям к BAN-устройствам.

12. Способ по п.4, в котором поле управления безопасностью задает безопасность на уровне кадра в MAC-кадре с использованием управления безопасностью, полей прикладных параметров, обмененных во время процедуры ассоциирования, при этом безопасность на уровне кадра идентифицируют во время процедуры ассоциирования так, что аналогичная безопасность на уровне кадра равномерно используется для кадров, которым требуется обеспечение безопасности.

13. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
обнаруживают канал связи;
принимают запрос на информацию координирующего устройства из нательного устройства;
принимают запрос на ассоциирование для присоединения к пикосети из нательного устройства;
определяют запрос на ассоциирование на основе множества параметров управления доступом, заданных для координирующего устройства;
подтверждают прием запроса на ассоциирование на основе определения;
инициируют процедуры обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, содержащиеся в запросе на ассоциирование; и обмениваются данными между координирующим устройством и нательным устройством.

14. Способ по п.13, в котором этап инициализации процедур обеспечения безопасности дополнительно содержит этапы, на которых:
аутентифицируют нательное устройство;
выполняют одно из шифровки и расшифровки на основе аутентификации;
реализуют защиту от повторной передачи; и
обеспечивают защиту целостности для кадров данных.

15. Способ по п.1, дополнительно содержащий этапы, на которых:
обнаруживают канал связи;
передают в широковещательном режиме информацию координирующего устройства; и
принимают запрос на ассоциирование для присоединения к пикосети из нательного устройства на основе широковещательной передачи.

16. Способ по п.13, в котором обнаружение основано на одном из:
широковещательного режима и не широковещательного режима.

17. Способ по п.13, в котором обнаружение содержит этапы, на которых:
передают в широковещательном режиме уведомление, указывающее занятость канала связи; и
определяют ответ на основе уведомления.

18. Способ по п.13, в котором запрос на ассоциирование содержит, по меньшей мере, одно из: средней скорости передачи данных, размера пакета, времени между поступлениями пакетов, размера пакета, отправленного на MAC-уровне, требования по задержке и поля управления безопасностью.

19. Способ по п.13, в котором координирующее устройство предварительно конфигурируют с помощью таблицы защиты, содержащей идентификаторы устройств, идентификаторы на основе главных ключей, типы устройств, услуги и адреса управления доступом к среде.

20. Способ по п.13, при этом способ содержит этапы, на которых:
принимают запрос на ассоциирование от каждого характерного узла из одного или более характерных узлов, при этом один или более характерных узлов представляют множество нательных устройств;
управляют запросом на ассоциирование на основе приема, при этом запрос на ассоциирование от характерного узла из одного или более характерных узлов принимают; и
передают в широковещательном режиме сообщение во множество нательных устройств, при этом сообщение содержит, по меньшей мере, одно из: идентификатора группы, соответствующего характерному узлу, идентификатора устройства для множества нательных устройств и набора параметров безопасности.

21. Способ по п.20, в котором управление содержит этап, на котором:
отправляют сообщение отклонения в другие характерные узлы из множества характерных узлов.

22. Способ по п.20, в котором один или более характерных узлов ассоциированы с одним идентификатором группы.

23. Способ по п.20, в котором один или более характерных узлов ассоциированы с отдельными идентификаторами групп.

24. Способ по п.20, в котором набор параметров безопасности содержит:
идентификатор на основе главного ключа, совместно используемый между координирующим устройством и множеством нательных устройств;
одноразовый номер координирующего устройства;
одноразовый номер клиента; и
флаговый бит, указывающий одно из уникального отдельного ключа и общего ключа.

25. Способ по п.24, дополнительно содержащий один из этапов, на которых:
формируют уникальный парный ключ между координирующим устройством и каждым нательным устройством с использованием идентификатора на основе главного ключа, одноразового номера координирующего устройства, одноразового номера клиента и идентификатора устройства для каждого нательного устройства; и
формируют общий парный ключ между координирующим устройством и множеством нательных устройств с использованием идентификатора на основе главного ключа, одноразового номера координирующего устройства и одноразового номера клиента.

26. Способ по п.25, в котором формирование выполняют посредством координирующего устройства и каждого нательного устройства отдельно.

27. Координирующее устройство для управления сетью передачи данных через область тела, при этом координирующее устройство содержит:
интерфейс связи;
процессор, осуществляющий посредством интерфейса связи, обнаружение канала услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS), отправку сигнала активации, указывающего процесс активации, по не-MICS-каналу, ассоциирование с имплантированным устройством приема сигнала активации по MICS-каналу, обмен данными между координирующим устройством и имплантированным устройством и отсоединение имплантированного устройства посредством отправки командного сообщения на отсоединение; и
модуль хранения для хранения данных.

28. Координирующее устройство по п.27, в котором сигнал активации содержит информацию, ассоциированную с MICS-каналом.

29. Координирующее устройство по п.27, в котором процессор выполнен с возможностью приема первого сигнала подтверждения приема из имплантированного устройства на основе отправки сигнала активации по MICS-каналу, отправки командного сигнала, указывающего присоединение к пикосети, в имплантированное устройство по MICS-каналу; и приема второго сигнала подтверждения приема по MICS-каналу на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство для ассоциирования с имплантированным устройством.

30. Координирующее устройство по п.29, в котором второй сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью, и
в котором процессор выполнен с возможностью инициирования процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, аутентификации имплантированного устройства, выполнения одного из шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализации защиты от повторной передачи и обеспечения защиты целостности для кадров данных.

31. Координирующее устройство по п.28, в котором процессор выполнен с возможностью отправки командного сигнала, указывающего присоединение к пикосети, в имплантированное устройство по MICS-каналу и приема сигнала подтверждения приема по MICS-каналу на основе отправки командного сигнала в имплантированное устройство для ассоциирования с имплантированным устройством.

32. Координирующее устройство по п.31, в котором сигнал подтверждения приема содержит поле управления безопасностью, и
в котором процессор выполнен с возможностью инициирования процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, аутентификации имплантированного устройства, выполнения одного из шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализации защиты от повторной передачи и обеспечения защиты целостности для кадров данных.

33. Координирующее устройство по п.27, в котором процессор выполнен с возможностью поддержания MICS-канала во время бездействия между координирующим устройством и имплантированным устройством.

34. Координирующее устройство по п.29, в котором процессор выполнен с возможностью осуществления одного из:
повторной отправки сигнала активации по не-MICS-каналу до тех пор, пока сигнал подтверждения приема не будет принят из имплантированного устройства в заданный период времени; и
- повторной отправки сигнала активации по другому не-MICS-каналу, если сигнал подтверждения приема не принят по MICS-каналу в заданный период времени.

35. Координирующее устройство по п.27, в котором процессор выполнен с возможностью осуществления посредством интерфейса связи обнаружения канала связи, приема запроса на информацию координирующего устройства из нательного устройства, приема запроса на ассоциирование для присоединения к пикосети из нательного устройства, определения запроса на ассоциирование на основе множества параметров управления доступом, заданных для координирующего устройства, подтверждения приема запроса на ассоциирование на основе определения, инициирования процедур обеспечения безопасности на основе поля управления безопасностью, содержащихся в запросе на ассоциирование, и обмена данными между координирующим устройством и нательным устройством.

36. Координирующее устройство по п.27, в котором процессор выполнен с возможностью аутентификации нательного устройства, выполнения одного из шифровки и расшифровки на основе аутентификации, реализации защиты от повторной передачи и обеспечения защиты целостности для кадров данных.

37. Координирующее устройство по п.27, в котором процессор выполнен с возможностью приема запроса на ассоциирование от каждого характерного узла из одного или более характерных узлов, при этом один или более характерных узлов представляют множество нательных устройств, управления запросом на ассоциирование на основе приема, при этом принимается запрос на ассоциирование от характерного узла из одного или более характерных узлов, и процессор выполнен с возможностью передачи в широковещательном режиме сообщения во множество нательных устройств, при этом сообщение содержит, по меньшей мере, одно из: идентификатора группы, соответствующего характерному узлу, идентификатора устройства для множества нательных устройств и набора параметров безопасности.

38. Способ управления сетью передачи данных через область тела посредством имплантированного устройства, при этом способ содержит этапы, на которых:
принимают сигнал активации, указывающий процесс активации по каналу услуги связи на основе медицинских имплантатов (MICS), из координирующего устройства;
активируют приемное устройство MICS-канала в соответствии с принятым сигналом активации;
ассоциируют с координирующим устройством использование информации, ассоциированной с MICS-каналом, содержащейся в сигнале активации; и
обмениваются данными между координирующим устройством и имплантированным устройством.

39. Способ по п.38, в котором этап ассоциирования дополнительно содержит этапы, на которых:
отправляют первый сигнал подтверждения приема в координирующее устройство и имплантированное устройство на основе сигнала активации по MICS-каналу;
принимают командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети по MICS-каналу из координирующего устройства; и
отправляют второй сигнал подтверждения приема по MICS-каналу на основе командного сигнала в координирующее устройство.

40. Способ по п.38, в котором этап ассоциирования дополнительно содержит этапы, на которых:
принимают командный сигнал, указывающий присоединение к пикосети по MICS-каналу из координирующего устройства; и
отправляют сигнал подтверждения приема по MICS-каналу на основе командного сигнала в координирующее устройство.