Application à différentes contraintes médicales

Les résultats précédents ont été obtenus pour un BER de 10-10 et pour un débit de

1Mbit/s. Si l’on se reporte au tableau I-1, on constate que cela correspond à une application liée à la reconnaissance de mouvement. Or, il existe de nombreuses autres applications médicales, chacune possédant ses propres contraintes en termes de débit et BER.

En utilisant les exemples présentés dans le tableau I-1, on a déterminé les valeurs de Emoy-min et PIR-min associées à chacune des applications. Les résultats ont été obtenus avec la même méthodologie que dans le paragraphe précédent et résumés dans le tableau IV-10.

On peut analyser ces résultats en considérant les puissances associées au lien VLC d’une part, et celles associées au lien IR d’autre part.

- Les contraintes du lien VLC

Si l’on regarde l’ensemble du tableau IV-10, on constate que les plus grandes valeurs

obtenues sont celles concernant la transmission d’image ou de vidéo médicales, avec Emoy =

39.2 lx et 8.2 lx respectivement pour ρcorps1 = 0.1 et ρcorps2 = 0.9. Ces valeurs permettent de

respecter sans problème les standards d’éclairage pour un milieu hospitalier (500 lx en moyenne). Cependant, si on est dans le cas d’une surveillance de nuit, soit environ 20 lx, on s’aperçoit que la qualité de service des applications comme le transfert d’images ou de signaux EMG pourrait ne pas être respectée notamment dans le cas où le corps qui tient le dispositif est très peu réfléchissant. C’est la même problématique dans le cas où l’on souhaite réduire au maximum l’éclairage afin de ne pas gêner les utilisateurs.

- Les contraintes du lien IR

Concernant le lien IR, on constate que la majeure partie des applications respectent la

contrainte maximale de PIR-min = 300 mW. Cependant, ce n’est pas le cas pour la transmission

de signaux EMG ainsi que pour l’envoi d’images ou de vidéos médicales. En effet, pour ces applications la puissance minimale nécessaire pour faire remonter les informations issues du

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patient sont au-delà du standard. Cela signifie que, pour ce type d’application, il sera nécessaire de réduire le débit de données ou bien d’adapter le système afin de pouvoir répondre aux contraintes oculaires notamment.

Pour résumer, l’ensemble de ces résultats permettent de conclure qu’hormis dans les cas particulier de transfert multimédia ou d’EMG, l’utilisation d’une technologie tout optique IR/VLC est applicable pour transmettre les données de capteurs médicaux portés sur un patient.

Tableau IV-10 : Valeurs limites PIR-min et Emoy-min nécessaire pour respecter diverses applications médicales dans le cas d’un lien bidirectionnel IR/VLC

ρcorps1 = 0.1 ρcorps2 = 0.9 Application ^Débit

visé ^{BER Pout}

Emoy-mim (Lx) PIR-min (mW) Emoy-min (Lx) PIR-min (mW) Reconnaissan ce de mouvements 1 Mbit/s <10-10 10-1 5 49 3.4 40 10-2 14 209 4.5 145 10-3 24.2 251 5.5 182 ECG 72 kbit/s <10-10 10-1 1.3 12.6 0.9 7.6 10-2 3.7 56 1.2 38.3 10-3 6.5 67.8 1.4 50 EEG ^86.4 kbit/s ^<10-10 10-1 1.4 12.8 1 8.4 10-2 4 59 1.3 40.6 10-3 7.1 74.3 1.6 53.2 EMG ^1.5 Mbit/s ^<10-10 10-1 5.9 48 4.1 32 10-2 16.8 236 5.5 145 10-3 29.6 301 6.7 220 Surveillance de température 10 kbit/s <10-10 10-1 0.48 4 0.3 2.6 10-2 1.4 20 0.45 13.5 10-3 2.4 25.3 0.55 18

Audio (cœur) 1 Mbit/s <10-5

10-1 3.8 32.6 2.6 21.5 10-2 10.8 161 3.5 111 10-3 19.1 198 4.3 141 Vidéo/Images médicales ^{10 Mbit/s <10-3} 10-1 7.8 55 5.4 38 10-2 22.2 331 7.2 223 10-3 39.2 430 8.9 293

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IV.5. Conclusion

L’objectif de ce chapitre était d’étudier la performance globale d’une double communication par optique sans fil IR/VLC appliquée au domaine médical. Après avoir décrit la méthode d’évaluation des performances, nous avons commencé par étudier celles associées au lien VLC.

Pour un canal VLC, nous avons illustré que dans le cas particulier où la puissance à émettre est importante (afin de respecter une forte contrainte d’éclairement), il n’est pas nécessaire d’utiliser un modèle de canal complexe afin d’étudier les performances. Cependant, dans un cas d’utilisation où la puissance est plus réduite (éclairage d’appoint) voir très faible, la modélisation du canal en tenant compte des différents aspects liés à la mobilité est nécessaire pour estimer de manière correcte la puissance à émettre, et donc maximiser le confort de l’utilisateur tout en respectant la qualité de service visée.

Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés au lien IR associé à la voie montante. Nous avons tout d’abord étudié l’impact de la mobilité de l’émetteur sur le canal optique afin de démontrer que les changements d’orientations de la source ne pouvaient pas être négligés. Nous avons ensuite regardé l’impact lié à la présence du corps et montré que celui-ci dépend principalement du coefficient de réflexion : pour de fortes valeurs, l’impact du corps peut être négligé. Ces conclusions ont été renforcées par l’étude sur la puissance émise, démontrant que le modèle du canal a un impact non négligeable sur la détermination de cette valeur, permettant ainsi une meilleure estimation des risques liés à la sécurité oculaire.

Une fois l’étude des performances de chaque lien réalisé, nous avons défini la performance globale du lien de communication IR/VLC. En étudiant cette performance, nous avons montré qu’il est possible d’analyser ce type de configuration en s’intéressant au couple de valeurs minimales associées aux puissances IR et VLC. Nous avons de plus illustré que ces valeurs sont étroitement liées au choix du coefficient de réflexion du corps : plus il sera faible, plus les valeurs seront importantes. Egalement, plus ce coefficient sera élevé, plus l’impact du lien IR sera prédominant sur celui du lien VLC.

Enfin, nous avons cherché à déterminer les valeurs minimales de puissances IR/VLC pour différentes applications médicales, chacune possédant une contrainte sur le BER et le débit de données à envoyer. Nous avons montré que dans la plupart des cas, la performance globale du lien permet de respecter l’ensemble des contraintes. Cependant, certaines applications comme l’envoi d’image/vidéo ou de signaux EMG sont plus difficilement réalisables au regard des contraintes de sécurité oculaires.

Cela signifie qu’il est possible de réaliser une communication bidirectionnelle IR/VLC pour la plupart des applications médicales, mais qu’il est cependant nécessaire pour certaines de coupler ce système avec d’autres méthodes pour permettre leur bon fonctionnement.

Dans le prochain chapitre, nous nous intéresserons à une approche plus expérimentale. Dans un premier temps, nous effectuerons des expérimentations à l’aide d’un dispositif de monitoring IR avant de discuter de la réalisation d’un prototype expérimental VLC.

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