Conception multicouche pour les soins de santé dédiés à l'IoT

Cross-Layer design for IoT dedicated Healthcare

• Auteur / Autrice : Namarig Mohemed Taha Abdelrahman Ahmed
• Direction : El Hadj Dogheche, Amin Babiker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'information et de la communication
• Date : Soutenance le 24/05/2024
• Etablissement(s) : Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France en cotutelle avec Université Al Neelain (Khartoum)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale polytechnique Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national des sciences appliquées Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2019-....)
• Jury : Président / Présidente : Raynald Seveno
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : El Hadj Dogheche, Amin Babiker, Raynald Seveno, Rabah Attia, Tahani Abdallah, Ahmed Mohemed Al Hassan, Khaoula Ferchichi, Iyad Dayoub
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Raynald Seveno, Rabah Attia
• DOI : 10.70675/68258daez9ee0z4267za94fzee7da2340129

Mots clés

Mots clés contrôlés

Informatique

Soins hospitaliers

Réseaux corporels sans fils

Hôpitaux -- Informatique

Internet des objets

Mots clés libres

Objets connectés

Communications

Modélisation

Télémédecine

Conception transversale des couches

IoT

Communication

Modelling

Healthcare

Cross layer

Résumé

Les réseaux sans fil pour les zones corporelles (WBAN) sont un type de réseau de capteurs sans fil composé de petits dispositifs portables ou implantables à faible puissance, placés sur ou à l’intérieur du corps humain pour surveiller des signaux physiologiques tels que la fréquence cardiaque, la tension artérielle et la température corporelle. Les WBAN se sont révélés être une technologie potentiellement transformative pour les soins de santé, permettant une surveillance continue de la santé des patients, un diagnostic et un traitement à distance, ainsi que des services de soins de santé personnalisés. L’utilisation des WBAN dans les soins de santé de l’IoT présente plusieurs avantages, notamment la surveillance non invasive, la transmission en temps réel des données et l’intégration avec d’autres dispositifs de l’IoT pour l’analyse des données et l’apprentissage automatique.Cependant, la conception des WBAN pour les systèmes de soins de santé de l’IoTprésente des défis, tels que la garantie d’une transmission fiable et économe en énergiedes données. La conception en couches croisées est une approche qui a été proposéepour relever ces défis en permettant la coopération entre différentes couches de la pilede protocoles réseau afin d’optimiser les performances du réseau.Cette thèse vise à améliorer les soins de santé de l’IoT grâce à la mise en œuvre etau développement d’un nouveau protocole PHY/MAC dans le cadre de la norme IEEE802.11ah. Ce protocole vise à améliorer l’efficacité du réseau, à prolonger la durée devie des capteurs et à garantir la qualité et la fiabilité de la transmission des données.Il s’adapte aux différents types de données en modifiant la structure de la super-trameen fonction de la fonction de modulation adaptative de l’IEEE 802.11ah. La rechercheexplorera les subtilités et le potentiel de la conception en couches croisées dans les soinsde santé de l’IoT, en proposant des solutions innovantes pour améliorer les performanceset l’efficacité du système. En effectuant des simulations et des expériences, l’étudeévaluera l’efficacité de cette approche, en la comparant aux méthodes existantes. En finde compte, elle vise à fournir des stratégies opérationnelles pour le développement desystèmes de soins de santé de l’IoT répondant aux exigences de fiabilité, d’économied’énergie et de dimensionnement dans divers scénarios de soins de santé.

Wireless Body Area Networks (WBANs) are wireless sensor networks that consist ofsmall, low-power wearable or implantable devices placed on or inside the human bodyto monitor physiological signals such as heart rate, blood pressure, and body temperature. WBANs have emerged as a potentially transformative technology in healthcare,enabling the continuous monitoring of patient health, remote diagnosis and treatment,and personalized healthcare services. WBANs in IoT healthcare offer several advantages,including noninvasive monitoring, real-time data transmission, and integration with otherIoT devices for data analytics and machine learning. However, designing WBANs forIoT healthcare systems presents challenges such as ensuring reliable and energy-efficientdata transmission. A cross-layer design is an approach that has been proposed to addressthese challenges by enabling the cooperation of different layers of the network protocolstack to optimize network performance.This dissertation aimed to enhance IoT healthcare by implementing and developing anew PHY/MAC protocol within the IEEE 802.11ah framework. This protocol aims to improve the network efficiency, extend the sensor life, and ensure the quality and reliability of data transmission. It adapts to varying data types by modifying the superframe structure based on the adaptive modulation features of IEEE 802.11ah. This study explores the intricacies and potential of cross-layer design in IoT healthcare, offering innovative solutions to boost system performance and efficiency. By conducting simulations and experiments, this study will assess the effectiveness of this approach by comparing it to existing methods. Ultimately, it seeks to provide actionable strategies for developing IoT healthcare systems that fulfil the demands of reliability, energy conservation, and scalability in diverse healthcare scenarios.