張雷 張青芝 趙鵬 陳保松

（河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院信息中心，河北石家莊 050000）

淺談無線數字化醫(yī)：建設與應用

張雷 張青芝 趙鵬 陳保松

（河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院信息中心，河北石家莊 050000）

針對當前醫(yī)院信息化管理中存在的不足，提出了無線數字化醫(yī)院新技術。通過外接移動設備（PDA、平板電腦和移動設備）等隨時隨地進行數據采集、醫(yī)務工作人員實現(xiàn)了在數據采集后進行查詢和錄入、醫(yī)生每日的查房記錄、床旁護理記錄、實現(xiàn)護理監(jiān)控等方面的操作[1]。醫(yī)生和患者之間的資料獲取更為方便、快捷，醫(yī)護人員在移動查房過程中能夠及時通過移動設備實現(xiàn)在線實時查看患者的相關信息。無紙化、無膠片化、無線網絡化,這種優(yōu)勢和特點真正的體現(xiàn)了無線數字化醫(yī)院的存在意義，為醫(yī)生、護士、患者提供了一個更為快捷、更為有效的信息傳輸紐帶和相互交流的廣闊空間。

無線數字化醫(yī)院虛擬蜂窩技術同頻部署(空中流量控制技術)

1 引言

醫(yī)療行業(yè)是個與人民生活息息相關的行業(yè)，隨著信息化技術的飛速發(fā)展，醫(yī)療行業(yè)的信息化建設也就顯得尤為重要，近幾年來，國內醫(yī)療體制的不斷改革以及醫(yī)藥分離的出現(xiàn)，各大醫(yī)院之間的競爭也顯得尤為激烈。也正因此，國內各大醫(yī)院也在不斷的通過采用醫(yī)院信息系統(tǒng)來提高整體醫(yī)院的效率、提升綜合競爭力。

醫(yī)院實現(xiàn)無線數字化就是利用計算機以及數字通信等網絡信息技術[1]，實現(xiàn)語音、圖像、文字、數據、圖表等多樣信息的數字化采集、存儲、閱讀、復制、處理、檢索和傳輸。即實現(xiàn)數字化和醫(yī)療設備、醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、醫(yī)學影像和通信系統(tǒng)(PACS)和辦公自動化系統(tǒng)(OA)的緊密結合。其技術特征是：無紙化、無膠片化、無線網絡化,這種優(yōu)勢和特點真正的體現(xiàn)了無線數字化醫(yī)院的存在意義[2]，必將為醫(yī)生、護士、患者提供了一個更為快捷、更為有效的信息傳輸紐帶和相互交流的廣闊空間。

現(xiàn)今，信息技術高速發(fā)展，國內國外的大部分醫(yī)院都建設發(fā)展了醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（Hospital information System，HIS），即利用計算機以及外接通訊設備，為醫(yī)院的所屬部門提供對病人的診療信息的管理、收集、存儲、處理、提取及數據交換的能力，并滿足所有授權用戶的功能需求。但實際上，醫(yī)院的整體信息化系統(tǒng)在很大程度上只是實現(xiàn)了對于醫(yī)院管理流程的計算機化，并沒實現(xiàn)真正的醫(yī)療信息化。

無線數字化醫(yī)院的目標是實現(xiàn)“三無”，即實現(xiàn)無紙、無片、無線網絡，這“三無”不僅概括了數字化醫(yī)院的基本特征，而且涵蓋了醫(yī)院整體優(yōu)化的內容，包括：優(yōu)化醫(yī)療流程、縮小醫(yī)療差錯率、減輕工作強度、病歷電子化、管理一體化、決策科學化、辦公自動化。

2 無線網絡設計、部署常見問題

2.1 是否會對醫(yī)療設備產生不良干擾

鑒于醫(yī)療設備存在著受到電磁干擾(EMI)的風險[3]，中國醫(yī)療行業(yè)在無線設備對敏感性生命支持和其他醫(yī)療設備是否存在不良的干擾的問題上沒有權威的測試和定論，缺乏權威性的中國醫(yī)療行業(yè)無線局域網絡部署規(guī)程，也沒有對國外的相關標準進行認可，受中華人民共和國衛(wèi)生部醫(yī)院管理研究所和中國醫(yī)院協(xié)會信息管理專業(yè)委員會的委托，由中日友好醫(yī)院和某網絡公司聯(lián)合組成了無線局域網對醫(yī)療設備潛在干擾測試研究項目組，該項目組對醫(yī)院常見的對電磁干擾相對敏感的醫(yī)療設備進行了嚴格的無線局域網對醫(yī)療設備潛在干擾測試研究，測試研究結果表明：在正確部署符合國家無線信號核準標準的無線局域網時，未發(fā)現(xiàn)無線局域網設備對已測試的醫(yī)療設備產生不良干擾。根據測試過程和結果，制定《醫(yī)院無線局域網布署規(guī)程（草案）》[4]。

2.2 無線產品需要擁有哪些認證

Wi-Fi聯(lián)盟的企業(yè)級產品認證，保證了無線產品的兼容性和適用于醫(yī)院、企業(yè)等使用的各種特性；中國無線電管理委員會的認證，保證了無線產品在中國的合法銷售，所以，選擇的無線產品需要支持Wi-Fi聯(lián)盟企業(yè)級產品認證和中國無委會的認證。

2.3 不同的無線網絡標準如何選擇

無線的標準上，目前包括802.11a（5 G頻段、54 Mbps）、802.11b/g（2.4 G頻段、11 Mbps/54 Mbps）、802.11n（5 G和2.4 G，單個模塊理論速率300 Mbps）。由于使用2.4 G頻段的物品比較多，比如藍牙、微波爐、無繩電話等，所以2.4 G頻段的干擾源相對較多；5 G頻段的干擾比較少。另外，無線終端在和AP建立連接時，會優(yōu)先選擇5 G頻段。所以建議選擇同時支持2.4 G和5 G兩種頻段的雙頻AP。另外，無線的標準不斷發(fā)展，選擇的產品和部署方式，最好能夠具備持續(xù)升級的能力。802.11n不僅大大提升了無線帶寬，還改善了無線信號的波動性，提升了無線的使用效果，在802.11n推出來的一年多時間里，已經有大量的芯片、終端全面支持802.11n。建議新的無線網絡部署或原有無線網絡擴展時，選擇支持802.11n標準的產品，實現(xiàn)向后兼容。

2.4 無線網絡有哪些技術要求

醫(yī)療級無線網絡必須是一個穩(wěn)定、可靠、安全、具備多種應用/業(yè)務支持能力的網絡。

所以，在醫(yī)療級無線網絡中選擇的產品和技術方案[5]，首先需要經過正規(guī)的入網測試；經過對醫(yī)療設備的干擾測試，事實證明不存在對醫(yī)療設備產生干擾的情況；無線信號的輸出完全滿足國家的信號核準標準。

其次，無線網絡必須易于部署、維護和升級（如支持802.11a、802.11n等技術），支持快速定位網絡故障、支持無線客戶端的故障分析；無線網絡必須支持通過動態(tài)射頻管理，各個樓層間AP可以互為備份，提供醫(yī)療級可靠、穩(wěn)定的無線連接；必須支持無線信號檢測、定位和抑制功能，屏蔽非法AP，保證無線網絡的安全性。

再者，醫(yī)療級無線網絡需要支持對病人和醫(yī)療設備等的定位功能，實現(xiàn)病患的監(jiān)護和定位以及醫(yī)療設備的。測和定位；需要支持多個信道同時工作，提供大容量訪問，有利于無線IP電話和Wi-Fi雙模手機的部署，以實現(xiàn)護士呼叫、醫(yī)療示教等功能。

最后，系統(tǒng)還得要能夠發(fā)現(xiàn)并定位、攻擊非法AP。

2.5 如何保證應用和Internet服務的安全性

醫(yī)院的有線網絡，一般分為內網和外網。但是無線技術本身的限制，使同一區(qū)域沒法實現(xiàn)部署兩套獨立的網絡。

所以在同一區(qū)域，內網和外網只能是同一個無線網絡。此時，如何保證內網的醫(yī)療應用安全、以及外網Internet服務的順利進行，就非常重要了。

通過訪客隔離接入解決方案我們一方面要為內網的用戶提供高級別的安全認證（支持多種認證方式）和數據加密；另一方面，要為外網的用戶提供簡單易用的認證方式，而且，最好把互聯(lián)網的數據流，直接送到外網的防火墻上，從而避免對內網數據的訪問。

2.6 無線網絡如何提高終端兼容性

醫(yī)院無線應用中，包括了各種終端，如無線PDA、平板電腦、移動手推車、無線IP電話、RFID標簽、醫(yī)療。測設備等。無線網絡必須要能夠支持多種終端。

2.7 無線網絡如何實現(xiàn)高可靠性

無線網絡必須能夠支持核心設備的冗余備份，實現(xiàn)當核心控制器切換時，業(yè)務連接不中斷。另外，終端在不同的AP之間漫游時，也要保證業(yè)務不中斷。

2.8 無線網絡中AP安裝的特殊考慮

在醫(yī)院部署無線AP的時候[6]，不僅要考慮設備的覆蓋模型等，還要考慮到是否美觀、連續(xù)供電設施、以及防盜等多種問題，有時必須保證不影響患者，不影響醫(yī)院美觀，對于暴露在外的無線AP，需要具備關閉AP指示燈的功能。

3 無線網絡系統(tǒng)建設意義

3.1 提高醫(yī)院的形象

數字化醫(yī)院無線網絡系統(tǒng)利用PDA或平板無線電腦隨時隨地進行生命體征數據采集、醫(yī)護數據的查詢與錄入、醫(yī)生查房、床邊護理、呼叫通信、護理監(jiān)控等[7]，以及基于WLAN的語音多媒體應用等等，充分發(fā)揮醫(yī)療信息系統(tǒng)的效能，突出無線數字化醫(yī)院的技術優(yōu)勢?！盁o線網絡系統(tǒng)”的建設水平被視為衡量一個醫(yī)院的信息化程度的重要尺度，因此無線網絡系統(tǒng)的建設提高了醫(yī)院的形象。

3.2 提升運營效率和服務質量

醫(yī)院無線網絡系統(tǒng)的建立使“網絡無處不在”的美好愿望成為現(xiàn)實，無限網絡所具備的移動和靈活特性，有效地克服了有線網絡的弊端，使得醫(yī)院部署非凡的信息化應用成為可能?，F(xiàn)代醫(yī)療信息化的核心是病人信息的共享，無線網絡系統(tǒng)的建立使得醫(yī)院各個部門及各個科室之間、以及各個醫(yī)院之間，迅速方便的實現(xiàn)了病人信息的無紙化和無膠片化辦公；醫(yī)護人員可以迅速隨時地獲取患者的住院信息、病史、檢驗、檢查結果和其他生命體征信息，盡可能有效地與患者交流，從而獲得高效率、高質量的床邊探視和護理，因此提高了醫(yī)院的運營效率和服務質量。

3.3 消除數字鴻溝

無線數字化醫(yī)院通過利用無線網絡系統(tǒng)的信息容量無限、傳播速度快、信息化知識普及成本低廉以及覆蓋范圍廣的特點，普及信息化技術、了解信息技術的最新發(fā)展、轉變傳統(tǒng)觀念并增強信息意識，從而可以縮小數字鴻溝。

3.4 提高信息化水平和進度

醫(yī)院各個部門及科室對醫(yī)院的管理越來越依賴于信息和通信技術，尤其是醫(yī)護人員查房，需要迅速地獲取患者的住院信息、病史、檢驗、檢查結果和其他生命體征信息，盡可能有效地與患者交流，從而獲得高效率、高質量的床邊探視和護理，而無線網絡系統(tǒng)的建設，恰恰可以很好的滿足這種需求。數字化醫(yī)院無線網絡系統(tǒng)的建設可以提高社會信息化、行業(yè)信息化、個人信息化等各種信息化水平，對于提高整個醫(yī)院的信息化水平和進度有著重要意義。

3.5 提高綜合競爭力

無線網絡系統(tǒng)作為興起的無線科技發(fā)展的新潮流，代表了信息化發(fā)展的高端領域，對提高現(xiàn)代化醫(yī)院的綜合競爭力起著重要的作用，已成為國際先進醫(yī)院的發(fā)展目標。總之，隨著無線技術的不斷成熟和普及，無線網絡在全球范圍內醫(yī)療行業(yè)中的應用已經成為了一種趨勢，這些應用使醫(yī)院的綜合競爭力得到了提升。

4 Wlan覆蓋面臨的主要挑戰(zhàn)

4.1 微蜂窩和虛擬蜂窩技術

在傳統(tǒng)的微蜂窩架構下，在一般樓宇、公共場館、學術報告廳比較空曠的空間內，需要部署很多AP，客戶端會發(fā)現(xiàn)很多信號強度差不多相同SSID的AP，使得客戶端在AP之間跳動，整個WLAN容易出現(xiàn)不穩(wěn)定。虛擬蜂窩能夠在整個WLAN系統(tǒng)內為每個客戶端分配一個固定的BSSID[8]，這樣客戶端在整個WLAN系統(tǒng)下漫游時，通訊目標都是這個BSSID，這樣客戶端被鎖住，不會在AP之間跳動，確?？蛻舳送ㄓ嵉姆€(wěn)定性。在虛擬蜂窩下，對任何一個客戶端只廣播相同的一個BSSID，客戶端在不同物理AP下漫游時，BSSID不變，對客戶端來說沒有切換發(fā)生。

虛擬蜂窩AP同頻部署與傳統(tǒng)AP錯頻部署對比如圖1所示。

圖1 虛擬蜂窩AP同頻部署與傳統(tǒng)AP錯頻部署對比

不像傳統(tǒng)微蜂窩只是使用錯頻技術并嘗試盡可能避免同頻干擾所帶來的問題，使用空中流量控制技術的虛擬蜂窩，則是讓所有AP設置在一個相同信道工作，然后通過控制器統(tǒng)一控制與管理。對于無線用戶來說，所有的AP都被視作為統(tǒng)一的一個AP。所有AP部署在同一信道中，并且擁有相同的BSSID。在虛擬蜂窩的部署底下，系統(tǒng)可以消除同頻干擾，并且有效的提高了信號復合區(qū)的性能，而不像傳統(tǒng)微蜂窩那樣只為避免干擾，使用錯頻技術和壓縮發(fā)射功率來部署無線網絡。

使用虛擬蜂窩技術，則使用戶可以無需為選擇信道而煩惱[9]。由于無線系統(tǒng)提供虛擬蜂窩技術，無線用戶無需再去考慮選擇什么信道，選擇什么AP去關聯(lián)。無線用戶只會識別到一個AP，那就是虛擬蜂窩，而哪個AP實際為用戶提供服務，是由后臺的無線控制器來統(tǒng)一管理的。如果不使用虛擬蜂窩技術，在錯頻部署的無線網絡中，用戶將會需要無時無刻監(jiān)控周邊AP的情況，并考慮什么時候切換。

4.2 同頻部署控中流量控制技術

空中流量控制技術(Air time control)：使企業(yè)級無線網絡完善的解決方案,空中流量控制技術解決了很多傳統(tǒng)微蜂窩架構所不能解決的問題。空中流量控制技術包含很多元素，每一個都是為了解決傳統(tǒng)微蜂窩架構的問題。傳統(tǒng)WLAN產品微蜂窩結構與同頻部署虛擬微蜂窩結構對比如圖2所示。

圖2 傳統(tǒng)WLAN產品微蜂窩結構與同頻部署虛擬微蜂窩結構對比

使用傳統(tǒng)WLAN產品微蜂窩結構，必須使用不同的BSSID進行部署以防止干擾，當客戶端越過AP邊界時，必然發(fā)生聲音、視頻的中斷，出現(xiàn)卡殼、無聲狀態(tài)，通信中斷300 ms～500 ms，甚至可能丟包。在醫(yī)院進行移動查房和移動護理過程中，BSSID的頻繁切換可能會引起系統(tǒng)的中斷、無響應甚至需要醫(yī)務人員重新登錄，這顯然是不可取的。

使用同頻部署虛擬蜂窩結構，客戶端在越過AP邊界時，看到的AP的BSSID是不變的，聲音、視頻、通信無中斷，實現(xiàn)了無損失越界，0丟包，延時控制在30 ms以內。同頻部署虛擬蜂窩架構，可以讓相鄰的AP工作在同一頻道上，且把他們捆綁形成虛擬蜂窩，客戶端只意識到網內有唯一的無線AP為其提供服務。

5 結束語

隨著信息技術的不斷發(fā)展，信息系統(tǒng)所涵蓋的領域也越來越廣泛。同時隨著醫(yī)療行業(yè)的快速發(fā)展，醫(yī)院的規(guī)模越來越大，對信息技術的依賴也越來越高，醫(yī)務人員已經不滿足于傳統(tǒng)的查房方式。由無線網絡支持的移動查房和移動護理系統(tǒng)應運而生。但是顯然采用傳統(tǒng)AP的錯頻部署方式并不適合醫(yī)院的實時性要求，頻繁的移動會造成系統(tǒng)頻繁中斷甚至丟包。本文在充分分析的基礎上，提出了一種更加適合醫(yī)院的無線網絡技術：同頻部署虛擬蜂窩結構。

目前，醫(yī)院已將2個病區(qū)作為試點，嘗試使用同頻部署虛擬蜂窩結構。根據實際測量，在使用移動查房設備跨過AP邊界時，不會發(fā)生丟包，系統(tǒng)不會中斷。根據病區(qū)醫(yī)生和護士的實際反饋，目前系統(tǒng)運行良好，提高了工作效率，受到醫(yī)務人員和病人的一致好評。

[1]李臣.淺談醫(yī)院無線局域網[J].信息與電腦(理論版),2011 (6):141-143.

[2]費雪剛.無線網絡在醫(yī)院臨床的數字化應用[J].職業(yè)圈,2007 (19):143-144.

[3]韓向非,郭幽燕.無線應用在醫(yī)療行業(yè)探討[J].中國醫(yī)療器械信息,2009,15(2):8-9+21.

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[5]倪曉勤.醫(yī)院無線網絡風險分析及防范對策探討[J].醫(yī)學信息,2006(12):2090-2092.

[6]熊友生.無線網絡在醫(yī)療上的新應用[J].醫(yī)療設備信息,2005 (1):40-41.

[7]潘奐泉.無線網絡在醫(yī)院臨床中的應用[J].人人健康(醫(yī)學導刊),2008(3):113.

[8]林同英.虛擬WLAN網絡技術探討[J].信息通信,2012(3): 67-68.

[9]卜羽.無線通信在醫(yī)療領域的應用[J].中國醫(yī)療設備, 2009,24(10):54-55,57.

Preliminary Discussion on Construction and Application of Wireless Digital Hospital

ZHANG Lei,ZHANG Qing-zhi,ZHAO Peng,CHEN Bao-song
(Information Center of the First Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang Hebei 050000,China)

Aiming at the shortcomings of information management in current hospital,this paper proposes the new technology of wireless digital hospital.The data can be acquired at all times and places through the external mobile devices(such as PDA,tablet computer and mobile device),the medical staffs can implement such operations as query and input,daily checking record,bedside nursing record and nursing and monitoring after data acquisition.The data acquisition between doctors and patients is more convenient and fast, the medical staffs can real-timely view the related information of patients on line through the mobile devices in the process of round. These advantages and characteristics such as paperless,film-free and wireless network really reflect the existing significance of wireless digital hospital,and certainly provide a more rapid and effective information transmission link and a broad communication space for doctors,nurses and patients.

wireless digital hospital;virtual cellular technology;same frequency deployment(air traffic control technology)

TP393.1

A

1008-1739（2015）05-62-4

定稿日期：2015-02-12