隨著城市化進程的加速發展，大型醫院病人的日益增多，現有的病人病情監護機制已經不能滿足需要，因其不能實時對病人的狀況進行監護，造成耽誤救治、誤診時有發生。人們對醫療健康的關注和高質量醫療服務的需求，使得基于WSN 技術的無線醫療監護也越來越受到人們重視。ZigBee 技術在構建智慧醫療無線傳感網絡時，具有獨特的優勢。能實時的獲取病人的生命特征數據，并通過智能終端設備，無線網絡向護士、醫生、控制中心實時傳輸。

　　1 Zigbee技術

　　Zigbee 技術近年來在無線傳感領域應用非常廣泛。IEEE802.15.4 協議標準定義了它的PHY 層和MAC層，ZigBee 聯盟制定了網絡層、安全和應用層標準，用戶可根據自己的應用需求進行應用層開發。網絡的工作頻段分為868MHz，915MHz 和2.4GHz 共3 個頻段。在通信上，采用CAMA/CA（免沖突多載波信道）接入方式，有效避免了無線電載波間的沖突；能實現密鑰長度為128 位的加密算法對數據進行加密，確保了通信數據的安全保密性。網絡拓撲結構有星形、樹形和網絡形，能實現自動組網、多跳路由。滿足了醫院病人實時監護的組網需求。

　　Zigbee 技術在組網時的特點：

　　① 低功耗：在低耗電待機模式下，2 節5 號干電池可支持1 個節點工作6~24 個月，甚至更長。

　　低成本：通過大幅簡化協議，降低了對通信控制器的要求，ZigBee 免協議專利費，每塊芯片的價格大約為2 美元。

　　② 低速率：ZigBee 工作在20~250 kbps 的較低速率，分別提供250 kbps（2.4GHz）、40kbps （915 MHz）和20kbps（868 MHz） 的原始數據吞吐率，滿足低速率傳輸數據的應用需求。

　　③ 近距離：相鄰節點間的傳輸范圍一般介于10~100 m 之間，在增加RF 發射功率后，亦可增加到1~3 km.如果通過路由和節點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。

　　④ 短時延：ZigBee 的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態只需15 ms，節點連接進入網絡只需30 ms 。

　　⑤ 高容量：ZigBee 可采用星狀、片狀和網狀網絡結構，由一個主節點管理若干子節點，最多一個主節點可管理254 個子節點；同時主節點還可由上一層網絡節點管理，最多可組成65000 個節點的大網。

　　⑥ 高安全：提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單（ACL） 防止非法獲取數據以及采用高級加密標準（AES 128）的對稱密碼。

　　⑦ 免執照頻段：采用直接序列擴頻在工業科學醫療（ISM） 頻段，2.4 GHz（全球） 、915 MHz（美國） 和868 MHz（歐洲）。

　　2 系統及網絡結構

　　本文設計的醫院病人實時監護系統分為三層：病人所攜帶的各種傳感器構成的感知層、Zigbee 技術構建的無線網絡層、控制中心的應用層（如圖1 所示）。

　　圖1 系統及網絡結構圖

　　當病人攜帶無線監護器（傳感器）和智能終端設備在醫院的病區和公共區域活動時，各種傳感器能實時記錄穩定狀態、空間位置（定位）、心率、體溫、呼吸等人體生命特征數據，通過Zigbee 網絡上傳到控制中心，得到醫護人員的實時監護。

　　無線網絡由協調器節點（控制中心），適當數目的路由器節點（路由）和大量的終端節點（手持智能終端）組成，如果地理空間較大的話，也可以多協調器組網。這種組網方式具有極好的靈活性，病人持有的終端節點進入相應的路由區域都能自動組網。GPRS模塊給遠離醫院的醫護人員能不間斷的監護提供了可能。

　　若綜合考慮經濟等方面因素，各種傳感器（數字脈搏傳感器、數字體溫傳感器、血壓傳感器、呼吸傳感器、數字三軸加速度傳感器、RSSI 定位傳感器）可部分設計在病人手持智能終端上，也可單獨設計成產品。手持智能終端預留接口，靈活選配使用。