浅谈无线数字化医：建设与应用

张雷 张青芝 赵鹏 陈保松

（河北医科大学第一医院信息中心，河北石家庄 050000）

浅谈无线数字化医：建设与应用

张雷 张青芝 赵鹏 陈保松

（河北医科大学第一医院信息中心，河北石家庄 050000）

针对当前医院信息化管理中存在的不足，提出了无线数字化医院新技术。通过外接移动设备（PDA、平板电脑和移动设备）等随时随地进行数据采集、医务工作人员实现了在数据采集后进行查询和录入、医生每日的查房记录、床旁护理记录、实现护理监控等方面的操作[1]。医生和患者之间的资料获取更为方便、快捷，医护人员在移动查房过程中能够及时通过移动设备实现在线实时查看患者的相关信息。无纸化、无胶片化、无线网络化,这种优势和特点真正的体现了无线数字化医院的存在意义，为医生、护士、患者提供了一个更为快捷、更为有效的信息传输纽带和相互交流的广阔空间。

无线数字化医院虚拟蜂窝技术同频部署(空中流量控制技术)

1 引言

医疗行业是个与人民生活息息相关的行业，随着信息化技术的飞速发展，医疗行业的信息化建设也就显得尤为重要，近几年来，国内医疗体制的不断改革以及医药分离的出现，各大医院之间的竞争也显得尤为激烈。也正因此，国内各大医院也在不断的通过采用医院信息系统来提高整体医院的效率、提升综合竞争力。

医院实现无线数字化就是利用计算机以及数字通信等网络信息技术[1]，实现语音、图像、文字、数据、图表等多样信息的数字化采集、存储、阅读、复制、处理、检索和传输。即实现数字化和医疗设备、医院信息系统(HIS)、医学影像和通信系统(PACS)和办公自动化系统(OA)的紧密结合。其技术特征是：无纸化、无胶片化、无线网络化,这种优势和特点真正的体现了无线数字化医院的存在意义[2]，必将为医生、护士、患者提供了一个更为快捷、更为有效的信息传输纽带和相互交流的广阔空间。

现今，信息技术高速发展，国内国外的大部分医院都建设发展了医院信息管理系统（Hospital information System，HIS），即利用计算机以及外接通讯设备，为医院的所属部门提供对病人的诊疗信息的管理、收集、存储、处理、提取及数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。但实际上，医院的整体信息化系统在很大程度上只是实现了对于医院管理流程的计算机化，并没实现真正的医疗信息化。

无线数字化医院的目标是实现“三无”，即实现无纸、无片、无线网络，这“三无”不仅概括了数字化医院的基本特征，而且涵盖了医院整体优化的内容，包括：优化医疗流程、缩小医疗差错率、减轻工作强度、病历电子化、管理一体化、决策科学化、办公自动化。

2 无线网络设计、部署常见问题

2.1 是否会对医疗设备产生不良干扰

鉴于医疗设备存在着受到电磁干扰(EMI)的风险[3]，中国医疗行业在无线设备对敏感性生命支持和其他医疗设备是否存在不良的干扰的问题上没有权威的测试和定论，缺乏权威性的中国医疗行业无线局域网络部署规程，也没有对国外的相关标准进行认可，受中华人民共和国卫生部医院管理研究所和中国医院协会信息管理专业委员会的委托，由中日友好医院和某网络公司联合组成了无线局域网对医疗设备潜在干扰测试研究项目组，该项目组对医院常见的对电磁干扰相对敏感的医疗设备进行了严格的无线局域网对医疗设备潜在干扰测试研究，测试研究结果表明：在正确部署符合国家无线信号核准标准的无线局域网时，未发现无线局域网设备对已测试的医疗设备产生不良干扰。根据测试过程和结果，制定《医院无线局域网布署规程（草案）》[4]。

2.2 无线产品需要拥有哪些认证

Wi-Fi联盟的企业级产品认证，保证了无线产品的兼容性和适用于医院、企业等使用的各种特性；中国无线电管理委员会的认证，保证了无线产品在中国的合法销售，所以，选择的无线产品需要支持Wi-Fi联盟企业级产品认证和中国无委会的认证。

2.3 不同的无线网络标准如何选择

无线的标准上，目前包括802.11a（5 G频段、54 Mbps）、802.11b/g（2.4 G频段、11 Mbps/54 Mbps）、802.11n（5 G和2.4 G，单个模块理论速率300 Mbps）。由于使用2.4 G频段的物品比较多，比如蓝牙、微波炉、无绳电话等，所以2.4 G频段的干扰源相对较多；5 G频段的干扰比较少。另外，无线终端在和AP建立连接时，会优先选择5 G频段。所以建议选择同时支持2.4 G和5 G两种频段的双频AP。另外，无线的标准不断发展，选择的产品和部署方式，最好能够具备持续升级的能力。802.11n不仅大大提升了无线带宽，还改善了无线信号的波动性，提升了无线的使用效果，在802.11n推出来的一年多时间里，已经有大量的芯片、终端全面支持802.11n。建议新的无线网络部署或原有无线网络扩展时，选择支持802.11n标准的产品，实现向后兼容。

2.4 无线网络有哪些技术要求

医疗级无线网络必须是一个稳定、可靠、安全、具备多种应用/业务支持能力的网络。

所以，在医疗级无线网络中选择的产品和技术方案[5]，首先需要经过正规的入网测试；经过对医疗设备的干扰测试，事实证明不存在对医疗设备产生干扰的情况；无线信号的输出完全满足国家的信号核准标准。

其次，无线网络必须易于部署、维护和升级（如支持802.11a、802.11n等技术），支持快速定位网络故障、支持无线客户端的故障分析；无线网络必须支持通过动态射频管理，各个楼层间AP可以互为备份，提供医疗级可靠、稳定的无线连接；必须支持无线信号检测、定位和抑制功能，屏蔽非法AP，保证无线网络的安全性。

再者，医疗级无线网络需要支持对病人和医疗设备等的定位功能，实现病患的监护和定位以及医疗设备的。测和定位；需要支持多个信道同时工作，提供大容量访问，有利于无线IP电话和Wi-Fi双模手机的部署，以实现护士呼叫、医疗示教等功能。

最后，系统还得要能够发现并定位、攻击非法AP。

2.5 如何保证应用和Internet服务的安全性

医院的有线网络，一般分为内网和外网。但是无线技术本身的限制，使同一区域没法实现部署两套独立的网络。

所以在同一区域，内网和外网只能是同一个无线网络。此时，如何保证内网的医疗应用安全、以及外网Internet服务的顺利进行，就非常重要了。

通过访客隔离接入解决方案我们一方面要为内网的用户提供高级别的安全认证（支持多种认证方式）和数据加密；另一方面，要为外网的用户提供简单易用的认证方式，而且，最好把互联网的数据流，直接送到外网的防火墙上，从而避免对内网数据的访问。

2.6 无线网络如何提高终端兼容性

医院无线应用中，包括了各种终端，如无线PDA、平板电脑、移动手推车、无线IP电话、RFID标签、医疗。测设备等。无线网络必须要能够支持多种终端。

2.7 无线网络如何实现高可靠性

无线网络必须能够支持核心设备的冗余备份，实现当核心控制器切换时，业务连接不中断。另外，终端在不同的AP之间漫游时，也要保证业务不中断。

2.8 无线网络中AP安装的特殊考虑

在医院部署无线AP的时候[6]，不仅要考虑设备的覆盖模型等，还要考虑到是否美观、连续供电设施、以及防盗等多种问题，有时必须保证不影响患者，不影响医院美观，对于暴露在外的无线AP，需要具备关闭AP指示灯的功能。

3 无线网络系统建设意义

3.1 提高医院的形象

数字化医院无线网络系统利用PDA或平板无线电脑随时随地进行生命体征数据采集、医护数据的查询与录入、医生查房、床边护理、呼叫通信、护理监控等[7]，以及基于WLAN的语音多媒体应用等等，充分发挥医疗信息系统的效能，突出无线数字化医院的技术优势。“无线网络系统”的建设水平被视为衡量一个医院的信息化程度的重要尺度，因此无线网络系统的建设提高了医院的形象。

3.2 提升运营效率和服务质量

医院无线网络系统的建立使“网络无处不在”的美好愿望成为现实，无限网络所具备的移动和灵活特性，有效地克服了有线网络的弊端，使得医院部署非凡的信息化应用成为可能。现代医疗信息化的核心是病人信息的共享，无线网络系统的建立使得医院各个部门及各个科室之间、以及各个医院之间，迅速方便的实现了病人信息的无纸化和无胶片化办公；医护人员可以迅速随时地获取患者的住院信息、病史、检验、检查结果和其他生命体征信息，尽可能有效地与患者交流，从而获得高效率、高质量的床边探视和护理，因此提高了医院的运营效率和服务质量。

3.3 消除数字鸿沟

无线数字化医院通过利用无线网络系统的信息容量无限、传播速度快、信息化知识普及成本低廉以及覆盖范围广的特点，普及信息化技术、了解信息技术的最新发展、转变传统观念并增强信息意识，从而可以缩小数字鸿沟。

3.4 提高信息化水平和进度

医院各个部门及科室对医院的管理越来越依赖于信息和通信技术，尤其是医护人员查房，需要迅速地获取患者的住院信息、病史、检验、检查结果和其他生命体征信息，尽可能有效地与患者交流，从而获得高效率、高质量的床边探视和护理，而无线网络系统的建设，恰恰可以很好的满足这种需求。数字化医院无线网络系统的建设可以提高社会信息化、行业信息化、个人信息化等各种信息化水平，对于提高整个医院的信息化水平和进度有着重要意义。

3.5 提高综合竞争力

无线网络系统作为兴起的无线科技发展的新潮流，代表了信息化发展的高端领域，对提高现代化医院的综合竞争力起着重要的作用，已成为国际先进医院的发展目标。总之，随着无线技术的不断成熟和普及，无线网络在全球范围内医疗行业中的应用已经成为了一种趋势，这些应用使医院的综合竞争力得到了提升。

4 Wlan覆盖面临的主要挑战

4.1 微蜂窝和虚拟蜂窝技术

在传统的微蜂窝架构下，在一般楼宇、公共场馆、学术报告厅比较空旷的空间内，需要部署很多AP，客户端会发现很多信号强度差不多相同SSID的AP，使得客户端在AP之间跳动，整个WLAN容易出现不稳定。虚拟蜂窝能够在整个WLAN系统内为每个客户端分配一个固定的BSSID[8]，这样客户端在整个WLAN系统下漫游时，通讯目标都是这个BSSID，这样客户端被锁住，不会在AP之间跳动，确保客户端通讯的稳定性。在虚拟蜂窝下，对任何一个客户端只广播相同的一个BSSID，客户端在不同物理AP下漫游时，BSSID不变，对客户端来说没有切换发生。

虚拟蜂窝AP同频部署与传统AP错频部署对比如图1所示。

图1 虚拟蜂窝AP同频部署与传统AP错频部署对比

不像传统微蜂窝只是使用错频技术并尝试尽可能避免同频干扰所带来的问题，使用空中流量控制技术的虚拟蜂窝，则是让所有AP设置在一个相同信道工作，然后通过控制器统一控制与管理。对于无线用户来说，所有的AP都被视作为统一的一个AP。所有AP部署在同一信道中，并且拥有相同的BSSID。在虚拟蜂窝的部署底下，系统可以消除同频干扰，并且有效的提高了信号复合区的性能，而不像传统微蜂窝那样只为避免干扰，使用错频技术和压缩发射功率来部署无线网络。

使用虚拟蜂窝技术，则使用户可以无需为选择信道而烦恼[9]。由于无线系统提供虚拟蜂窝技术，无线用户无需再去考虑选择什么信道，选择什么AP去关联。无线用户只会识别到一个AP，那就是虚拟蜂窝，而哪个AP实际为用户提供服务，是由后台的无线控制器来统一管理的。如果不使用虚拟蜂窝技术，在错频部署的无线网络中，用户将会需要无时无刻监控周边AP的情况，并考虑什么时候切换。

4.2 同频部署控中流量控制技术

空中流量控制技术(Air time control)：使企业级无线网络完善的解决方案,空中流量控制技术解决了很多传统微蜂窝架构所不能解决的问题。空中流量控制技术包含很多元素，每一个都是为了解决传统微蜂窝架构的问题。传统WLAN产品微蜂窝结构与同频部署虚拟微蜂窝结构对比如图2所示。

图2 传统WLAN产品微蜂窝结构与同频部署虚拟微蜂窝结构对比

使用传统WLAN产品微蜂窝结构，必须使用不同的BSSID进行部署以防止干扰，当客户端越过AP边界时，必然发生声音、视频的中断，出现卡壳、无声状态，通信中断300 ms～500 ms，甚至可能丢包。在医院进行移动查房和移动护理过程中，BSSID的频繁切换可能会引起系统的中断、无响应甚至需要医务人员重新登录，这显然是不可取的。

使用同频部署虚拟蜂窝结构，客户端在越过AP边界时，看到的AP的BSSID是不变的，声音、视频、通信无中断，实现了无损失越界，0丢包，延时控制在30 ms以内。同频部署虚拟蜂窝架构，可以让相邻的AP工作在同一频道上，且把他们捆绑形成虚拟蜂窝，客户端只意识到网内有唯一的无线AP为其提供服务。

5 结束语

随着信息技术的不断发展，信息系统所涵盖的领域也越来越广泛。同时随着医疗行业的快速发展，医院的规模越来越大，对信息技术的依赖也越来越高，医务人员已经不满足于传统的查房方式。由无线网络支持的移动查房和移动护理系统应运而生。但是显然采用传统AP的错频部署方式并不适合医院的实时性要求，频繁的移动会造成系统频繁中断甚至丢包。本文在充分分析的基础上，提出了一种更加适合医院的无线网络技术：同频部署虚拟蜂窝结构。

目前，医院已将2个病区作为试点，尝试使用同频部署虚拟蜂窝结构。根据实际测量，在使用移动查房设备跨过AP边界时，不会发生丢包，系统不会中断。根据病区医生和护士的实际反馈，目前系统运行良好，提高了工作效率，受到医务人员和病人的一致好评。

[1]李臣.浅谈医院无线局域网[J].信息与电脑(理论版),2011 (6):141-143.

[2]费雪刚.无线网络在医院临床的数字化应用[J].职业圈,2007 (19):143-144.

[3]韩向非,郭幽燕.无线应用在医疗行业探讨[J].中国医疗器械信息,2009,15(2):8-9+21.

[4]中国数字医学.医院无线局域网布署规程(草案)[R]. 2007-04-15.

[5]倪晓勤.医院无线网络风险分析及防范对策探讨[J].医学信息,2006(12):2090-2092.

[6]熊友生.无线网络在医疗上的新应用[J].医疗设备信息,2005 (1):40-41.

[7]潘奂泉.无线网络在医院临床中的应用[J].人人健康(医学导刊),2008(3):113.

[8]林同英.虚拟WLAN网络技术探讨[J].信息通信,2012(3): 67-68.

[9]卜羽.无线通信在医疗领域的应用[J].中国医疗设备, 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