安全物聯網中的體域網面臨的哪些挑戰

安全物聯網中的體域網面臨的以下挑戰：

• 功耗超低：功耗是在BAN設計中所面臨的第一大約束。因為傳感器節點由電池供電，每個節點的壽命需要延長，在實踐中許多應用場景必須保證設備將沒有任何更換地工作一年或兩年甚至更久（如心臟起搏器）。所以要盡可能降低傳感器節點功耗。從環境中的能量來源來看，如太陽能、生物能、電磁信號等獲取能量，對于能量來源不足的問題是一個有吸引力的解決方案。能夠收集能源的充電電池可以延長電池壽命，并且簡化BAN的使用。但是研究工作所面臨的挑戰是艱巨的，因為節點位置的變化和用戶所處環境中能量的不確定性。這些現實都嚴重地制約了BAN的發展。因此，收集環境能源來增加電池壽命將徹底改變BAN系統的能量供應的限制。更多的研究需要結合發電和儲存等技術來建立高效的混合解決方案。

• 可靠性：可靠性與誤碼率和分組傳輸還有延遲緊密相關。BAN通道的誤碼率（BER）的影響來自于BAN物理層，這可以通過使用自適應調制和編碼技術，以適應BAN信道條件下的誤碼率要求。MAC層相關的信道接入技術，數據包大小的選擇和包再傳輸等策略也可以幫助提高可靠性。

• 可擴展性：對于病人監護儀，它通常是需要調整或者改變BAN系統的節點數量，以靈活的收集病人的各種生理數據。通過在MAC層設計一個可擴展的協議，允許重新加入或者撤出BAN節點。BAN系統應確保整個系統的數據無縫的標準傳輸，如藍牙、ZigBee等標準以促進信息交流和即插即用設備進行交互。BAN系統的可擴展性要能夠確保整個網絡的有效遷移，并提供不間斷的連接。BAN系統設備性能應該是一致的。傳感器測量應準確甚至當BAN系統關閉，并再次打開后可以自動連接，應該健全各種用戶工作環境下的無線鏈接。

• 服務質量：MAC層在保持服務質量（QoS）方面起著重要作用。MAC層協議，如TDMA、CDMA和OFDM提供封包延遲和丟包確定性以確保服務質量。隨機存取協議本質上是動態的傳輸資源分配協議。只有當節點引入了可變延遲和數據包丟失的傳輸信息時隨機存取協議才可以使用自適應睡眠周期的控制，從而降低了節點的功耗。如果通道負載高，它就會引入更長的延遲。QoS可能需要自適應信道編碼，傳輸功率調整，多輸入多輸出（MIMO）天線，新穎的框架體系結構。QoS還需要智能感知的MAC層。

• 信息的采集與處理：BAN系統的數據主要來源于人體（但不限于人體）的生命體特征參數的采集。如表5-9所示，列舉了常見的幾種重要生命體參數傳輸要求。這些數據要能夠及時地被處理并且傳送至遠端。由于非常有限的資源以及內存，節點計算能力也是BAN的一大限制。不同于傳統的無線傳感器網絡節點，生物傳感器沒有多少計算能力，因此無法執行大量的復雜計算。由于計算能力對通信能力是至關重要的。對于內存容量低，計算速度慢一個解決辦法是，各種傳感器可能有不同的計算能力，通過發出一個協作數據電文使它們相互溝通，相互協作可以提高計算能力和速度。

• 魯棒性：每當傳感器設備部署在惡劣或充滿敵意的環境時由于魯棒性設備故障率變得很高。BAN系統魯棒性的設計必須有內置機制來應對，即一個節點出現故障不應導致整個網絡停止運作。一種可能的解決方案是采用分布式網絡架構，每個傳感器節點獨立運行但仍然合作。舉例來說，如果不能正常工作的傳感器部分，通信還是按預期運行的，通信部分應繼續使用以維持整個網絡運作。

• 成本和監管要求：BAN系統真正實現將需要優化降低成本，以成為有健康意識的消費者的替代品。最終推動BAN系統的大規模應用的動力還是市場需求，也就是BAN系統的用戶數量。然而決定用戶的最后關鍵的一個因素還在于產品成本的控制。BAN的大規模應用還必須始終符合法律法規的要求，產品中必須有一套完整的行業規范，使這些設備不會危害人體。安全的設計是生物醫學傳感器發展的一個基本特征，即使在最早的階段也是這樣。可以想象的是，一些不道德的研究人員可以進行測試和試驗設備，這樣對于檢測志愿者是危險的。因此，必須有相應的這些測試業務的監督機構。

回答所涉及的環境：聯想天逸510S、Windows 10。