Optimization of locations of diffusion spots in indoor optical wireless local area networks

In this paper, we present a novel optimization of the locations of the diffusion spots in indoor optical wireless local area networks, based on the central force optimization (CFO) scheme. The users’ performance uniformity is addressed by using the CFO algorithm, and adopting different objective function’s configurations, while considering maximization and minimization of the signal to noise ratio and the delay spread, respectively. We also investigate the effect of varying the objective function’s weights on the system and the users’ performance as part of the adaptation process. The results show that the proposed objective function configuration-based optimization procedure offers an improvement of 65% in the standard deviation of individual receivers’ performance

Disseny d'una xarxa d'àrea local per entorn hospitalari

Actualment, les tecnologies i els sistemes de comunicació estan en elevat creixement en quant a innovacions i noves tendències. Per això, s'ha de tenir en consideració diversos factors dins del gran ventall de possibilitats del mercat abans de desenvolupar qualsevol xarxa de comunicacions. El present projecte pretén dissenyar una xarxa d’àrea local per a una clínica que millori el rendiment del seu sistema de transmissió de dades. Per aquest motiu, es seleccionen els elements adients per tal de construir una xarxa d'alta eficiència. Ja que es tracta d'un entorn hospitalari, es tenen en compte especialment diferents aspectes relacionats amb la privacitat i seguretat de les dades. D’aquesta manera permetrà que el centre gestioni les dades de pacients, personal i equipament mitjançant una base de dades dissenyada per l’ocasió que asseguri la transmissió de dades de forma segura. Per altra banda, s’idea una instal·lació detallada de la xarxa i es proposen millores futures i possibles ampliacions de la xarxa en qüestió

Conception d’un système d’évaluation à distance de la dépense énergétique liée à une activité physique : Application à la supervision de la dépense énergétique de patients en post - AVC

This thesis describes the design of a wireless device, communicating and estimating the energy expenditure (EE) related to physical activity of patients with low levels of physical activity (post stroke) in a sensitive environment such as hospitals by combining reliability and safety. The necessity of a new device is based on the results of preliminary studies and tests of commercially available devices (for the same use) based on accelerometers. To limit the impact of radio frequencies, we use optical technology with a wireless transmitter worn by a mobile patient (existing platform combined with an accelerometer and a system of transmission with infrared diode) and receiver fixed on the ceiling and connected via Ethernet to a remote computer for data analysis. The outage probability of a mobile wireless diffuse optical transmission was theoretically established by considering a low speed and a high quality of service in the conventional medical area. Measuring the number of frame losses during communication validates the theoretical performance of the optical wireless technology and proves the reliability of this type of mobile infrared transmission according to the number of receivers. The calculation of the EE has been performed on a pre-calibration from two people by comparing the results with those given by calorimetry and those given by a commercial device. We optimized the calibration by performing a test protocol with a larger sample of people and with a sample of eleven stroke people to validate the prototype.Ce mémoire décrit la conception d’un dispositif, communicant sans fil, estimant la dépense énergétique liée à une activité physique (DEAP) de patients présentant de faibles niveaux d’activité physique (post-AVC) dans un milieu sensible comme les hôpitaux en associant fiabilité et sécurité. La nécessité d’une nouvelle conception s’appuie sur les résultats d’études préalables et de tests des dispositifs commercialisés dans ce domaine basés sur des accéléromètres. Pour limiter l’impact des radiofréquences, nous utilisons une technologie optique sans fil avec un émetteur porté par le patient en mouvement (plateforme existante associée à un accéléromètre et un système d’émission par diode infrarouge) et des récepteurs fixés au plafond reliés via Ethernet à un ordinateur distant permettant l’analyse des données. La probabilité de coupure d’un lien mobile en optique sans fil par transmission diffuse a été établie théoriquement en considérant un débit faible et une haute qualité de service classique dans le domaine médical. La mesure du nombre de pertes de trame durant la communication a permis de valider les performances théoriques de la technologie optique sans fil et d’établir la fiabilité de ce type de transmission infrarouge en fonction du nombre de récepteurs. Le calcul de la DEAP a été effectué à partir d’un pré-étalonnage sur deux personnes en comparant les résultats obtenus avec ceux donnés par calorimétrie et ceux donnés par un dispositif commercial. Nous avons optimisé l’étalonnage en réalisant un protocole d’essais avec un échantillon de personnes plus vaste puis avec un échantillon de onze personnes post-AVC pour valider le prototype

Performances de l'optique sans fil pour les réseaux de capteurs corporels

This thesis deals with the performance of optical girelles communications for body area networks (BAN) as an alternative solution to the radiofrequency one, in the context of mobile healthcare monitoring. After presenting the main characteristics of a BAN using the radiofrequency technology, specifically in the UWB band, we explain the advantages of the optical wireless technology. Diffuse propagation based on infrared technology is then considered for BAN, exploiting optical reflections from environment surfaces. Several optical wireless channel modeling methods are introduced, and we consider two solutions for the link between two on-body nodes: a classical method named “one reflection model”, used to estimate performance variations, and a ray-launching method, used to take into account a great amount of optical reflections. Considering several scenarios, we determine the outage probability, and show that the diffuse optical wireless technology is able to achieve an on-body link, with the data rates and the quality of service required by health monitoring applications, for a transmitted power far lower than the limit defined in standards. Then, we evaluate the theoretical performance, in terms of error probability, of an optical wireless BAN, considering the optical code division multiple access technique. Finally, we show that a BAN using optical wireless technology is theoretically feasible, regarding a health monitoring application, and considering the mobility of the patient in indoor environment.Cette thèse aborde les performances d’un réseau corporel utilisant la technologie optique sans fil, comme alternative aux radiofréquences. L’application visée concerne la télésurveillance de patients mobiles, en milieu hospitalier. Après avoir défini les principales caractéristiques des réseaux corporels radiofréquences, notamment dans le cas de l’ultra large bande, nous présentons les avantages à utiliser la technologie optique sans fil. Nous considérons ensuite cette technologie en infrarouge, avec une méthode de propagation dite diffuse, exploitant les réflexions des rayons optiques dans l’environnement du réseau corporel. Les différentes méthodes de modélisation d’un canal optique diffus sont introduites, et nous utilisons deux types de méthodes pour modéliser le canal entre deux noeuds portés : un modèle classique dit « à une réflexion », permettant d’évaluer rapidement des variations de performances, et une méthode de lancer de rayon pour considérer un grand nombre de réflexions. En utilisant différents scénarios, ainsi que la notion de probabilité de rupture, nous montrons que l’optique diffuse permet de réaliser un lien corporel, pour les débits et la qualité de service requise par une application de télésurveillance médicale, et pour une puissance de transmission très inférieure à la limite imposée par la sécurité oculaire. Finalement, nous étudions les performances théoriques d’un réseau corporel en optique diffuse en termes de probabilité d’erreur, avec une gestion de l’accès multiple réalisé par répartition de codes optiques. Nous concluons qu’un réseau de capteurs corporels en optique diffuse est théoriquement réalisable, pour une application médicale de surveillance de patients mobiles dans l’environnement

Indoor optical wireless system dedicated to healthcare application in a hospital,

International audienceIn this study, the authors deal with a wireless healthcare monitoring solution based on a secure technology in hospital context. Actually, radio frequency (RF) networks can present electromagnetic disturbances in hospital environments. The authors thus investigate an alternative solution based on infrared (IR) technology. As patient mobility is inevitable, they focus on mobile IR communications considering line-of-sight (LOS) propagation between the transmitter coupled with medical sensors and the receiver. The authors study different mobility scenarios, one in two dimensions (2D) for a fixed transmitter height and another in three dimensions (3D) by considering transmitter height variations. In each case, they analyse the distributions of channel gain state to find the statistical model of the mobile IR channel for a given distribution of the patient locations within the room (uniform or gaussian). By calculating the outage probability from statistical analysis, they investigate the impact of the mobility on data rates and quality of service needed for this application in the case of an on-off keying (OOK) modulation before concluding on the reliability of the studied mobile healthcare monitoring system