基于無線網(wǎng)絡(luò)的移動醫(yī)療系統(tǒng)解析
[導(dǎo)讀]無線局域網(wǎng)(WLAN)為有線網(wǎng)絡(luò)提供了靈活有效的延伸。利用PDA或電腦通過無線網(wǎng)絡(luò)隨時隨地進(jìn)行生命體征數(shù)據(jù)采集、醫(yī)護(hù)數(shù)據(jù)的查詢與錄入、醫(yī)生查房、床邊護(hù)理、呼叫通信、護(hù)理監(jiān)控、藥物配送、病人標(biāo)識碼識別，以及基于W
無線局域網(wǎng)(WLAN)為有線網(wǎng)絡(luò)提供了靈活有效的延伸。利用PDA或電腦通過無線網(wǎng)絡(luò)隨時隨地進(jìn)行生命體征數(shù)據(jù)采集、醫(yī)護(hù)數(shù)據(jù)的查詢與錄入、醫(yī)生查房、床邊護(hù)理、呼叫通信、護(hù)理監(jiān)控、藥物配送、病人標(biāo)識碼識別，以及基于WLAN的語音多媒體應(yīng)用等等，充分發(fā)揮醫(yī)療信息系統(tǒng)的效能，突出數(shù)字化醫(yī)院的技術(shù)優(yōu)勢。
根據(jù)應(yīng)用的差異移動醫(yī)療可劃分如下多個典型場景(如表1所示)?？梢钥闯?，從核心應(yīng)用到增值應(yīng)用，呈現(xiàn)出業(yè)務(wù)多樣性的特征。因此，面對以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向的醫(yī)療信息化建設(shè)，支撐其業(yè)務(wù)運行的移動數(shù)據(jù)承載平臺的構(gòu)建應(yīng)是移動醫(yī)療解決方案關(guān)注的重點。
表1. 移動醫(yī)療的典型應(yīng)用場景
移動醫(yī)療系統(tǒng)架構(gòu)
圖1. 移動醫(yī)療系統(tǒng)架構(gòu)
依據(jù)數(shù)字化醫(yī)院信息系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)，移動醫(yī)療系統(tǒng)的架構(gòu)需要按照業(yè)務(wù)需求劃分為終端層、IP網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)器集群。其中IP網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要從傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)過渡到以無線接入為基礎(chǔ)的有線無線一體化智能移動網(wǎng)絡(luò)部署。終端選型要充分考慮和兼容移動醫(yī)療業(yè)務(wù)未來的發(fā)展，特別是對語音、條碼掃描、定位等細(xì)節(jié)的關(guān)注。服務(wù)器集群在確定獨立的網(wǎng)路管理平臺策略上需要充分規(guī)劃醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的南北向接口。
作為基礎(chǔ)承載平臺，移動醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的智能化和一體化成為了數(shù)字化醫(yī)院信息系統(tǒng)的核心組成。
1. 端到端增強(qiáng)防護(hù)——解決無線安全問題
對于醫(yī)療單位的有線網(wǎng)絡(luò)，一般會進(jìn)行內(nèi)外網(wǎng)隔離建設(shè)。但是由于無線技術(shù)本身的限制，使得同一區(qū)域部署兩套獨立的WLAN網(wǎng)絡(luò)難以實現(xiàn)。所以在同一區(qū)域，內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)只能共享同一個無線網(wǎng)絡(luò)。那么，如何保證內(nèi)網(wǎng)的醫(yī)療應(yīng)用安全、以及外網(wǎng)寬帶接入服務(wù)的順利進(jìn)行，成為移動醫(yī)療安全的重要關(guān)注點之一。
傳統(tǒng)的無線安全解決方法，重在加強(qiáng)空間信號傳輸?shù)募用?加擾，通過基于802.11i/WAPI的高強(qiáng)度的硬件加密和證書認(rèn)證機(jī)制來防止無線網(wǎng)絡(luò)遭受多種網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響。但是對于移動醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)來說，更重要的是需要具備端到端的智能增強(qiáng)防護(hù)能力，可以防止非授權(quán)人員使用醫(yī)院無線網(wǎng)絡(luò)，防止非授權(quán)終端使用醫(yī)院無線網(wǎng)絡(luò)，保證醫(yī)療數(shù)據(jù)的私密性和完整性，智能感知無線入侵風(fēng)險。
無線入侵檢測
對于不合法用戶的控制，傳統(tǒng)的安全手段是通過定義合法用戶列表、加密方式保證合法用戶數(shù)據(jù)的安全性，但手段太單一，而且被動。無線入侵檢測可以突破這種局限性，增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的安全性：
無線控制器可以指定AP工作在兩種工作模式：模式一、AP負(fù)責(zé)監(jiān)聽空口所有信道的信息，但不負(fù)責(zé)用戶報文的轉(zhuǎn)發(fā)；模式二、AP在為用戶轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的同時定期切換到其他信道監(jiān)聽信息；
AP設(shè)備負(fù)責(zé)把監(jiān)聽到的無線設(shè)備和有攻擊行為的無線設(shè)備上報給無線控制器；
無線控制器根據(jù)AP上報的設(shè)備信息識別非法設(shè)備，排除合法設(shè)備；
無線控制器可以控制AP 將非法設(shè)備列入黑名單或者對其發(fā)起攻擊；
無線終端準(zhǔn)入控制(W-EAD)。
在W-EAD方案中，客戶端支持統(tǒng)一認(rèn)證——無線認(rèn)證和安全認(rèn)證的一次完成，從而方便部署和使用。擁有合法身份的用戶除了被驗證用戶名、密碼等信息外，還被檢查是否滿足安全策略的要求，包括病毒軟件是否安裝、病毒庫是否升級、是否安裝了必要的系統(tǒng)補(bǔ)丁等等。對于同時滿足了身份檢查和安全檢查的用戶，W-EAD會根據(jù)預(yù)定義的策略為其分配對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限，避免了非授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)訪問現(xiàn)象，達(dá)到硬隔離的效果。
2. 基于RSSI指紋的無線定位——解決人員和設(shè)備的管理問題
目前部分醫(yī)院采用的是傳統(tǒng)RFID模式的定位系統(tǒng)，但這些定位系統(tǒng)都需要在病區(qū)內(nèi)安裝對應(yīng)獨立的讀卡系統(tǒng)，而且是基于“點”的定位，只能定位對象在某一個接收點附近。而基于WLAN的RSSI指紋無線定位，不僅利用已有的移動IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，還實現(xiàn)“面”的精確定位，對象在哪個房間，在走廊哪個位置，都一目了然。
RSSI指紋特征定位技術(shù)是在多個位置上(P1,P2, P3……)收集來自被定位對象的信號RSSI,由于被定位對象和各采集位置距離不同，所以這些采集位置將收到不同強(qiáng)度的RSSI (RSSI1, RSSI2, RSSI3……), 特定的RSSI數(shù)據(jù)(也稱為RSSI指紋)將反映出特定物理位置的特征。
作為移動醫(yī)療網(wǎng)的重要組成部分，無線定位系統(tǒng)應(yīng)滿足以下功能：
對傳染病人、精神病人、失智老人實現(xiàn)在人、地、時、事的全方位的監(jiān)控管理；
追蹤病人位置、即時通報異常狀況、隨時掌握病人位置而確保安全；
當(dāng)高危病人出現(xiàn)緊急情況下，可主動按鍵發(fā)射信號，在第一時間發(fā)出求救信號，方便救護(hù)人員及時得到信息；
對醫(yī)療儀器與設(shè)備提供即時位置追蹤功能，加強(qiáng)設(shè)備的綜合利用及管理。各種精準(zhǔn)的信息也可提供儀器的使用率分析、故障率分析等管理報表；
加大對危險或單品價值特別大的藥品的管理，對藥品從入庫到被消耗或報廢的全過程進(jìn)行監(jiān)管，保證隨時掌握每件藥品的狀態(tài)?？梢杂行Ф沤^危險受控藥品的外流濫用。
圖2. 移動定位邏輯結(jié)構(gòu)
3. 智能流量集中轉(zhuǎn)發(fā)——實現(xiàn)移動醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的無縫漫游
無縫漫游對醫(yī)院的重要性不言而喻，無線終端設(shè)備在無線網(wǎng)絡(luò)中快速移動，并且業(yè)務(wù)不中斷是移動醫(yī)療網(wǎng)建設(shè)的基本原則。基于“瘦”AP集中轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)的“一次認(rèn)證，快速移動接入”的方案可以確保全網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)二、三層無縫漫游，使醫(yī)護(hù)人員在移動查房過程中始終以最高的速率連接到網(wǎng)絡(luò)，從而保證了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。
圖3. 集中轉(zhuǎn)發(fā)模式下的無縫漫游
如圖3所示，主任醫(yī)生張三在住院樓A工作時查詢的是HIS服務(wù)器A的信息，當(dāng)張三遷移到住院樓B去工作時，可以看出他還是從原來的HIS服務(wù)器讀取信息。
由于醫(yī)生的無線終端在住院樓A時都已經(jīng)通過安全認(rèn)證，在住院樓B接入時就無需再次通過安全認(rèn)證，直接接入即可。移動過程中，只要有無線網(wǎng)絡(luò)信號，業(yè)務(wù)就不會中斷。“一次認(rèn)證，移動接入”無縫漫游方案使無線網(wǎng)絡(luò)不但靈活，而且更加可靠。
4. 一體化管理平臺——輕松管理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
有線無線一體化
智能一體化移動醫(yī)療管理通過基于融合型的一體化管理平臺，不但將有線、無線設(shè)備有機(jī)的融合起來，構(gòu)成一個整體，還通過對醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合對接，形成了業(yè)務(wù)透明、接口通暢、管理清晰的新型移動醫(yī)療控制中心，顯著降低配置和管理難度，提高網(wǎng)絡(luò)管理人員的工作效率(如圖4所示)：
圖4. 智能一體化移動醫(yī)療管理
有線無線一體化，讓部署更簡單，管理更容易；
一次認(rèn)證，多次接入，不同住院樓不同病房之間實現(xiàn)無線終端快速漫游切換；
高安全性：結(jié)合無線EAD實現(xiàn)用戶身份安全認(rèn)證、動態(tài)加密；
POE供電方式，解決了供電不方便難題，同時也保護(hù)了投資；
提供WIFI語音和對無線終端和病人具有感知定位等增值功能；
提供開放的業(yè)務(wù)平臺，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，與第三方軟件進(jìn)行有機(jī)的融合。
綜合來看，移動醫(yī)療網(wǎng)已經(jīng)日漸成為醫(yī)療行業(yè)信息化水平提升的重要組成。從傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)實施過渡到智能型移動網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和部署，相關(guān)的技術(shù)關(guān)注要點已經(jīng)悄然發(fā)生了變化。網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)、用戶接入安全、工程部署、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、平臺管理等多個方面都依據(jù)智能醫(yī)療應(yīng)用的需求做出了最佳的方向選擇：
注：紅色標(biāo)注為推薦選項
表2. 移動醫(yī)療技術(shù)要點
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