·40·20卷8期 2005.8
無線局域網(wǎng)在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用探討
李友章
(山東省立醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)中心,山東濟(jì)南250021)
[摘要]本文從抗干擾性、傳輸性能、安全性、與醫(yī)療設(shè)備的互作用等方面探討了無線局域網(wǎng)在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用。作為
對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充,對(duì)WLAN在醫(yī)院內(nèi)應(yīng)用的優(yōu)勢和應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。
[關(guān)鍵詞]無線局域網(wǎng);醫(yī)院;網(wǎng)絡(luò);信息;干擾
[中圖分類號(hào)]TP393.17 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1007-7510(2005)07-0040-02
The application research of WLAN in hospital network environment
LI You-zhang
[收稿日期] 2005-04-26 [修回日期] 2005-06-08
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中離不開線纜,架構(gòu)在有線網(wǎng)絡(luò)上的局域網(wǎng)
具有快速、穩(wěn)定、安全性好的特點(diǎn),滿足了醫(yī)院信息化建設(shè)中大
多數(shù)應(yīng)用的需求;但是也存在著某些場合不適合布線、接入用
戶規(guī)模受信息插座的數(shù)量限制、信息插座不能移動(dòng)使用、布線
與改造的工程量大等問題。隨著醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的快速發(fā)展,有
線網(wǎng)絡(luò)對(duì)新應(yīng)用的不適應(yīng)性越來越顯現(xiàn)出來。而一種基于無線
的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)-無線局域網(wǎng)(Wireless Local-Area Network
簡稱WLAN)就能有效解決這些問題。
無線局域網(wǎng)是采用無線通訊技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜,提供設(shè)備
接入功能的網(wǎng)絡(luò),是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信、移動(dòng)通信技術(shù)相
結(jié)合的新生技術(shù)。它采用擴(kuò)頻調(diào)制方式,實(shí)現(xiàn)了OSI模型中的
物理層和鏈路層功能,為移動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供了必要的物理接
口。在無線局域網(wǎng)的發(fā)展中,形成了包括IEEE802.11a、
802.11b、802.11g、HiperLAN/ 2等在內(nèi)的國際標(biāo)準(zhǔn),能夠提
供的網(wǎng)絡(luò)接入速率從11Mbps,22Mbps到54Mbps不等。
根據(jù)無線接入點(diǎn)(AP)的功率與天線的不同傳輸距離也由
100米以內(nèi)延伸到數(shù)十公里。無線局域網(wǎng)是我們常說的“最后
一公里”或“最后一百米”網(wǎng)絡(luò)接入解決方案中的無線接入技
術(shù),是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于
學(xué)校、賓館以及家庭等網(wǎng)絡(luò)用戶。
但是醫(yī)院內(nèi)的電磁環(huán)境復(fù)雜,大功率、強(qiáng)輻射、強(qiáng)干擾的醫(yī)
療設(shè)備集中,高靈敏度、易受干擾的如呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、心電圖
機(jī)、腦電圖機(jī)、心臟起搏器、心電監(jiān)護(hù)儀等精密醫(yī)療設(shè)備比比皆
是;同時(shí)醫(yī)院業(yè)務(wù)對(duì)通信設(shè)備的應(yīng)用可靠性要求也比學(xué)校、賓
館、家庭用戶高得多,通信時(shí)不僅不允許出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù),還要保
證數(shù)據(jù)不被竊聽,保證網(wǎng)絡(luò)不能中斷與阻塞,不可影響到醫(yī)院
醫(yī)療工作的進(jìn)行。
因此,無線局域網(wǎng)能不能滿足醫(yī)院信息化建設(shè)的要求,會(huì)
不會(huì)與醫(yī)療設(shè)備相互影響,是不是能保證醫(yī)院信息化系統(tǒng)中的
安全性,是無線局域網(wǎng)能不能在醫(yī)院內(nèi)可靠使用的關(guān)鍵。
首先,無線局域網(wǎng)能夠滿足醫(yī)院信息交互的需要。
(1)醫(yī)院信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)、電
子郵件等系統(tǒng)主要與數(shù)據(jù)庫交互,以文本為主要處理對(duì)象,只
要滿足基本傳輸速率,就對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的變化不敏感。按照
IEEE的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),在保證基本信號(hào)強(qiáng)度的前提下,無線局域
網(wǎng)的傳輸速率至少能達(dá)到11Mbps,傳輸距離達(dá)到100米,因
此,對(duì)接入層來說,這樣的傳輸速率能夠滿足醫(yī)院實(shí)時(shí)文本數(shù)
據(jù)傳遞的需求。
(2)對(duì)于醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)(PACS)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)以及其他大
數(shù)據(jù)量傳輸?shù)南到y(tǒng)來說,占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源相對(duì)較多,實(shí)時(shí)性
很強(qiáng),在局部傳輸數(shù)據(jù)量過大與設(shè)計(jì)不合理的情況下,容易出
現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能低下、傳輸緩慢的問題。這種系統(tǒng)中盡量使用有線
網(wǎng)絡(luò)。無法使用有線網(wǎng)絡(luò)時(shí),部署無線局域網(wǎng)需要經(jīng)過優(yōu)化設(shè)
計(jì),專門使用54M以上傳輸速率的WLAN產(chǎn)品,適當(dāng)劃分
VLAN,限制廣播數(shù)量,保證每個(gè)接入點(diǎn)AP接入的計(jì)算機(jī)較
少,也能滿足醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)和視頻傳輸?shù)男枰?br />
其次,無線局域網(wǎng)設(shè)備不會(huì)與醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生明顯的相互影
響。
(1)在調(diào)制方式、所用頻段上不會(huì)與醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生沖突。
無線局域網(wǎng)采用了擴(kuò)頻的調(diào)制方式,擴(kuò)頻通信系統(tǒng)是將要
傳送的信息在比信息帶寬寬十倍甚至數(shù)百倍的頻帶上傳送,在
接收端通過相關(guān)接收進(jìn)行解擴(kuò),將傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行恢復(fù)的通信
系統(tǒng)。由于其具有一定的抗干擾性能力,故擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的使
用頻率選在了自由開放的2.4GHz和5GHz頻段。該頻段屬微
波段,是工業(yè)、科學(xué)以及醫(yī)療設(shè)備的污染頻段。醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療設(shè)備
眾多,但只有監(jiān)護(hù)儀、微波治療儀、微波爐等少量的設(shè)備工作在
以上頻段(見表1),因而基于ISM頻段的設(shè)備有足夠的頻率
資源實(shí)施通信,而不至于因頻段擁擠造成通信失敗的情況。
醫(yī)療設(shè)備信息
300M以下
B超(普通)
心電圖機(jī)
腦電圖機(jī)
心臟起搏器
呼吸機(jī)
高頻電刀
短波治療儀
脈沖治療儀等
紅外線以上
紅外乳腺診斷儀
理療儀
測溫儀
X-刀
準(zhǔn)分子激光治療儀
二氧化碳激光治療儀
X光機(jī)
γ刀等
300M~3G
監(jiān)護(hù)儀
微波治療儀
微波爐
表1醫(yī)療設(shè)備帶寬占用
(2)WLAN不會(huì)與醫(yī)院內(nèi)多數(shù)精密設(shè)備造成影響,醫(yī)院的
電磁干擾不會(huì)影響WLAN的正常運(yùn)行。
醫(yī)療設(shè)備工作的環(huán)境比較復(fù)雜,所有精密設(shè)備都采取了防
干擾屏蔽措施,自身抗干擾能力很強(qiáng),一般的電磁干擾不會(huì)影
響設(shè)備正常運(yùn)行。而WLAN設(shè)備的輸出功率都在60mW~
100mW之間,比GSM手機(jī)的功率都要小得多,對(duì)醫(yī)療設(shè)備更
不會(huì)產(chǎn)生影響。
根據(jù)國家關(guān)于無線通信的頻段分配,無線局域網(wǎng)的設(shè)備都
工作于2.4GHz或5GHz這兩個(gè)頻段,而醫(yī)療設(shè)備多工作于
100MHz以下和紅外線以上兩個(gè)頻段,由于在工作的頻率和采
用的調(diào)制方式差異較大,因此二者不會(huì)產(chǎn)生相互信號(hào)干擾。像
磁共振機(jī)、X光機(jī)、CT機(jī)、高頻電刀等雖然是強(qiáng)干擾源,產(chǎn)生
的干擾功率可觀,頻譜寬度大,但此類設(shè)備一般工作在良好屏
蔽的房間之內(nèi),并且產(chǎn)生的寬頻干擾信號(hào)在空間擴(kuò)散時(shí)衰減也
非�？�,因此無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備只要不處于同一房間之內(nèi),一般不
會(huì)造成受影響中斷網(wǎng)絡(luò)通信的問題。
對(duì)一些使用ISM頻段甚至是使用無線局域網(wǎng)技術(shù)的醫(yī)療
設(shè)備如無線心電監(jiān)護(hù)儀等,由于存在技術(shù)上的兼容性,在使用
時(shí)可以在參數(shù)設(shè)置上避免相互之間的數(shù)據(jù)干擾,保證雙方設(shè)備
的正常通信。如在無線接入點(diǎn)上設(shè)計(jì)不同的網(wǎng)絡(luò)密鑰和不同的
加密方式就能保證雙方通信數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。
另外實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了以上觀點(diǎn)。
第三, WLAN的安全機(jī)制能夠保證數(shù)據(jù)醫(yī)院數(shù)據(jù)傳輸?shù)?br />
安全。
醫(yī)院業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多為病人相關(guān)的隱私數(shù)據(jù)或
通訊安全性使無線網(wǎng)絡(luò)通信有了更安全的保障;另外醫(yī)院信息
系統(tǒng)應(yīng)用軟件中所具有的安全驗(yàn)證功能也是數(shù)據(jù)不被監(jiān)聽、竊
取、篡改的保證手段之一。
從以上分析可以看出,能夠在性能上滿足醫(yī)院信息化的要
求,在抗干擾方面不會(huì)與醫(yī)療設(shè)備相互影響,有加密和驗(yàn)證技
術(shù)保證醫(yī)院信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?因此無線局域網(wǎng)在
醫(yī)院環(huán)境內(nèi)應(yīng)用是可行的。
與有線網(wǎng)絡(luò)相比,無線局域網(wǎng)具有以下優(yōu)勢:
(1)安裝便捷:無線局域網(wǎng)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)一般只要安裝一個(gè)
或多個(gè)接入點(diǎn)(AccessPoint)設(shè)備,就可建立覆蓋整個(gè)建筑或
區(qū)域的局域網(wǎng)絡(luò)。不像有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要破墻掘地、穿線架
管,從而使施工周期大大縮短。應(yīng)用無線局域網(wǎng)對(duì)環(huán)境的影響
也微乎其微。
(2)使用靈活:無線局域網(wǎng)在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)可以在任意
位置接入,而有線網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)只能在信息插座的附近。
(3)經(jīng)濟(jì)節(jié)約:由于無線接入點(diǎn)的可擴(kuò)展性非常強(qiáng),無線網(wǎng)
絡(luò)的布置可以根據(jù)建筑物預(yù)先的功能簡單設(shè)計(jì)就能滿足應(yīng)用
的需要。這不像有線網(wǎng)絡(luò),由于缺少靈活性,要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡
可能地考慮未來發(fā)展的需要,冗余設(shè)計(jì)許多利用率低甚至根本
用不到的信息點(diǎn),導(dǎo)致投資效益低下。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出
了設(shè)計(jì)規(guī)劃,又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造。
(4)易于擴(kuò)展:無線局域網(wǎng)設(shè)備配置靈活,可以工作在點(diǎn)對(duì)
點(diǎn)、基于接入點(diǎn)、無線網(wǎng)橋等多種模式,以適應(yīng)從只有幾個(gè)用戶
的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)。
(5)能夠提供跨接入設(shè)備的漫游功能等有線網(wǎng)絡(luò)無法提供
的特性。
醫(yī)院內(nèi)移動(dòng)查房、移動(dòng)辦公、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)等都提出
了有線網(wǎng)絡(luò)無法滿足的新的應(yīng)用需求,而這些正是無線局域網(wǎng)
的優(yōu)勢所在。新型掌上電腦、平板電腦和帶無線網(wǎng)絡(luò)的筆記本
電腦更為無線局域網(wǎng)通信提供了移動(dòng)接入終端,這些都為醫(yī)院
信息化建設(shè)在降低成本的同時(shí)提供了更高的靈活性、可用性。
作為有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和擴(kuò)展,無線局域網(wǎng)應(yīng)用在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)
中,將提供比有線網(wǎng)絡(luò)更為豐富、快捷、高效的通信環(huán)境,使網(wǎng)
上的計(jì)算機(jī)通信實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化、個(gè)性化和多媒體應(yīng)用,能快速方
便地解決有線網(wǎng)絡(luò)存在的多種問題,較好地滿足醫(yī)院臨床醫(yī)
療、教學(xué)、科研、辦公的需要。無線局域網(wǎng)必將成為數(shù)字化醫(yī)院
綜合
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