體域網：織物就是軟體 服裝就是服務 | 工業新概念

體域網：人體的第二皮膚神經

體域網BAN（Body Area Network）又稱人體無線區域網，是一種無線可穿戴計算設備的網路。作為感測網路技術和生物醫學工程的自然結合，體域網是互聯網醫療領域興起的熱門技術，可以與智能手機/智能終端連接，通過近/遠程通信與控制，進行醫療診斷中的即時檢測。

BAN技術起源於1995年，人們對通過無線個人通訊網來實現人體內部交流的希望。在2001年，BAN作為一個新術語出現，意思為人體內部、外部的交流。2006年，Guang-Zhong Yang首次在其出版的書籍《人體區域網》中對BAN給出了正式定義。2012 年，推進近距離無線通信標準化的美國IEEE的802.15工作組正式批准了「IEEE 802.15.6」作為體域網的標準。

如果可穿戴設備及織物是人的「第二皮膚」，那麼體域網就是第二皮膚的神經網路。

實際上，在醫療體域網中，BAN又被稱為生物醫療感測器網路,是基於無線感測器網路對人體生理特徵參數（如溫度、血糖、血壓、心電信號等）的測量，通過感測器及信息通信技術，完成對數據的採集、處理和傳輸，並與智能終端連接，或通過互聯網與遠程伺服器對接，實現移動或遠程醫療服務，從而也成為物聯網的重要感知組成部分。

體域網BAN：「工業新概念」定義

體域網BAN（Body Area Network）又稱人體無線區域網，是一種圍繞人體建立的無線可穿戴計算設備的網路。作為感測網路技術和生物醫學工程、新材料相結合的產物，將設備連接與計算能力，並且利用新材料的特性，結合人體工程學的特徵，構建一個局部的網路世界，具備感知、連接、計算與人體互動的能力。

又稱無線體域網（Wireless Body Area Network，WBAN），或身體感測網路（Body Sensor Network, BSN）。

全新的巨量藍海市場

當今世界上互聯網應用不斷向巨大和巨小的空間形態拓展，最大的可稱為星際網際網路，最小的為納米級。體域網BAN則是一種極為小型的無線區域網絡，中間還有區域網、校園網、乙太網、雲等等多種。BAN最早的概念也被稱為無線個人區域網，作為近距離無線通信系統，從2007年開始的標準討論到2012年形成標準制定，BAN終被正式命名為遵守IEEE802.15.6標準的體域網，被美國聯邦通信委員會（FCC）批准具體利用為40MHz至2400MHz頻帶頻率的窄帶寬通信、利用脈衝無線電（UWB）的超寬頻通信和以人體為信號傳輸介質的人體通信。

BAN系統可以使用WPAN無線技術作為網關達到更遠的射程，並通過網關設備鏈接到與互聯網連接的人體可穿戴設備，這樣，醫療專業人員就可以在線獲得患者數據，從而進行遠程醫療服務。

在可穿戴技術與市場的推動下，各種可穿戴、可植入、可侵入人體健康監測護理設備不斷出現，如果沒有BAN作為統一標準的網路，這些可穿戴設備只能獨自運行，要實現互聯就必須各帶通信網路，顯然也不利於通信資源的共享利用和未來的發展，BAN的出現正好解決了這一巨大應用空間的空白地帶。

隨著可穿戴設備及智能織物等新興應用的普及，BAN技術正從醫療不斷向科學、工業、軍事和消費領域擴展。

早2006年5月，耐克和蘋果公司就聯合推出了一款Nike+iPod的可信息互通的高科技運動跑鞋，讓消費者可體驗到Nike+iPod帶來的美妙運動感受。這其中得益於Nike+iPod的具有無線系統功能的運動組件，通過Nike+iPod運動組件，就可以將Nike+運動鞋與iPod nano連接，iPod就可以存儲並顯示運動的時間、距離、步數及熱量消耗值等數據。使用者通過耳機就可以了解這些實時數據，並可與數字音樂播放器通信。Nike+iPod運動組件還可獨立售賣。這正是體域網在智能穿戴上最鮮明的場景應用。

2015年谷歌「智能提花」項目（Project Jacquard）拔地而起，將智能服裝提到可穿戴本該有的地位：那就是服裝本身就是電子。

圖1：谷歌的智能提花，來源：網路

谷歌通過把線路直接織到提花布里，就可以用來捕捉人體的觸摸輸入以及手勢操作。關鍵是，Project Jacquard可以透過傳統的織布機編織技術即可進行量產，不需進行特別設定按標準生產流程就能創造出具有互動功能的紡織品，這就是傳說中的「互聯網服裝」。

而且谷歌已經與李維斯（Levis）公司展開合作，利用智能提花技術把觸摸板編織到Levis夾克衫的袖子里，這樣輕摸一下袖口，就可以打電話、聽音樂，甚至導航，是不是很神奇呢？這背後則是開發者植入了可以纖細如普通紗線一樣用工業織機即可編織的導電纖維和小電路，並定製了連接器、電子元器件、通信協議和一個簡單的應用程序和雲服務的生態感測器網路系統。

美國製造創新院引入藍海

在2016年隨著美國先進功能織物創新研究院AFFOA的出現，智能織物成為更多人關注的熱點，最有代表性的是電子紡織品（e-textiles）。它包括有通信天線、連接器、執行器、導電纖維、電路等，可組成柔性電子，並把感測器編織到纖維中，讓織物不僅僅是服裝和時尚而是賦予了更多功能。智能織物是可以發光、感知、加熱、儲能、調節溫度、監測健康，甚至可以變色的紡織品。

2017年5月22日，美國先進功能織物創新研究院的會員LOOMIA公司發布了一款紡織品觸摸板，可以讓人通過平摸一塊織物來控制電腦。這件作品已被設計為可以閱讀人的手勢和動作，並輸出更大比例的圖紙、三維模型和效果圖。這個觸摸板運行在專門的導電織物和電子器件上，能感知觸覺，靈活柔軟。還可以摺疊成合理的紙張大小，適合於大多數背包上。該智能織物號稱為未來的用戶界面。

圖2：美國製造創新院會員的產品，來源：美國先進織物創新研究院

美國先進職務創新研究院的另一家會員單位JANSPORT公司則已經推出了兩款智能織物技術的產品：第一款是可編程的智能背包原型，該背包允許用戶通過智能手機App對他們的包進行編程，幫助學生更好地與校園網連接，還能使專業人員能夠在會議上有效地連接網路，還能增加小學安全、儲存記憶和信息，使動態廣告和網上購物成為可能。它還在背包丟失時可以通知用戶。

圖3：可APP編程的背包，來源：美國先進織物創新研究院

有趣的是，該公司已開發300個這樣可編程的織物，可以讓用戶分享一首歌、一部音樂視頻，與附近任何人進行臉譜網頁或互聯網鏈接。這個高科技背包沒有任何電池和電線，卻能與數字世界相連，從而實現與社交媒體的同步通訊。

第二款產品是被稱為Fabric LiFi的技術，使用基於發光二極體（LED）的照明將數據傳播到任何帶視圖的高帶寬接收器。該技術可用於在GPS無法穿透的室內提供精確的跟蹤和導航，以及在醫院、劇院、體育賽事和更多地方提供跟蹤幫助。該技術還可用於自行車車主的主動安全服，以防止夜間事故。

現在還不能準確預測體域網的市場有多大，但相關的智能織物和可穿戴市場發展規模已經清晰可見。

市場調研公司Allied Market Research的一份報告預測，到2022年，全球智能紡織品市場規模將從2015年的9.43億美元，增長到53.69億美元，複合年增長率為28.4%。而有一項數據預測，智能纖維的市場規模到2025年可達1300億美元。另有The Insight Partners曾發布的市場研究報告顯示，2015年全球可穿戴技術市場估計為261.9億美元。預計2016-2025年以20.8%的年複合增長率增長，2025年將達到1709.1億美元。智能紡織品和可穿戴設備的結合，加上智能手機的應用，市場繁榮無疑會助推技術突破，從而形成良性發展趨勢。

服裝就是服務，織物就是軟體

在過去的40年中，紡織與服裝作為一個整體，變化並不大，然而隨著智能紡織的崛起和智能紡織裝備研發的興起，傳統紡織與服裝亦將迎來一個革命性的智能互聯時代。技術發展的規律是不斷演化的，甚至會產生躍變，這就如同3D列印不斷產業化發展中，一個新穎的4D列印技術也脫穎而出，誕生於麻省理工的4D列印，其機理完全不同於分層堆積的3D列印，充分利用形狀記憶材料的功能實現自我再造，甚至無需任何列印設備。

在美國先進織物製造創新院的2017年技術路線圖中，已有4個入選項目為：電容式觸控感測器及介面、民用基礎設施監測用感測紡織品、電控變色織物、紡織品控制活性成分輸送。這些項目除了第二個項目均可製成服裝等可穿戴物，可成為體域網的組件，都在體域網應用的技術範疇，關鍵是這些產品還能與傳統的紡織機兼容，實現規模化生產，將通過產學研合作實現商業化。

BAN技術的最初應用將主要出現在醫療保健領域，尤其是連續監測和記錄慢性疾病患者如糖尿病、哮踹和心臟病發作的重要生命體征參數。

BAN技術之所以興起正是源於醫療保健的現實需求推動和人們對疾病預防與早期監測關注度的提高，從而將醫療保健帶入了移動醫療和遠程醫療的新時代。然而，BAN作為多學科交互的新興技術，有著無與倫比的廣闊應用空間，並不斷向體育運動、文娛動漫、軍事、安全、工業、消費等領域拓展。其挑戰來自於以硬體為中心的安全性、互操作性、系統工具、隱私擔憂、數據連貫性、感測器驗證、數據管理、干擾等，以及以人為中心的成本費用、持續監測、持續作用等，這都有待於在硬體、軟體、系統和標準的推動，體域網才會迎來新的生機與活力。

正如美國先進織物製造創新院的首席執行官Fink教授所預言，「在未來，織物就是服務，織物就是軟體」。可以說，智能紡織正風起雲湧，在為新紡織革命帶來源動力的同時，也為體域網及可穿戴市場帶來廣闊空間。

我的身體我做主

目前體域網BAN技術還處於初級研究階段，一旦核心的感測器等關鍵性技術得到突破性成熟應用，移動醫療和遠程醫療的普及將成為現實，而不再是夢想。智能織物和可穿戴技術的突破無疑會加速這一進程，這甚至會使得工業機器監測預警等工業物聯網也開始跟體域網相連，那麼友好型預防性維護服務將以一種嶄新面目迎面而來。

欄目說明

「工業新概念」欄目旨在系統的收集工業領域各種術語和概念，力求從科普的角度，還原工業升級轉型所帶來的概念變化和內涵。本欄目包含了原來的2016年3月啟動的《工四術語100》。歡迎大家提供術語線索，也歡迎提供解讀。

作者：何發（研究員，系統工程專業碩士研究生。長期從事信息研究與出版工作，曾擔任研究所副所長等職。研究領域包括：行業市場發展、科技發展戰略、產業政策評估等，微信號：frankhofmann）

編審：林雪萍（南山工業書院發起人，北京聯訊動力諮詢公司，微信號：sinceaprilbj）

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