·40·20卷8期 2005.8
無線局域網(wǎng)在醫(yī)院網(wǎng)絡環(huán)境中的應用探討
李友章
(山東省立醫(yī)院信息網(wǎng)絡中心,山東濟南250021)
[摘要]本文從抗干擾性、傳輸性能、安全性、與醫(yī)療設備的互作用等方面探討了無線局域網(wǎng)在醫(yī)院網(wǎng)絡環(huán)境中的應用。作為
對有線網(wǎng)絡的補充,對WLAN在醫(yī)院內(nèi)應用的優(yōu)勢和應用前景進行了分析。
[關鍵詞]無線局域網(wǎng);醫(yī)院;網(wǎng)絡;信息;干擾
[中圖分類號]TP393.17 [文獻標識碼]A [文章編號]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
在計算機網(wǎng)絡中離不開線纜,架構在有線網(wǎng)絡上的局域網(wǎng)
具有快速、穩(wěn)定、安全性好的特點,滿足了醫(yī)院信息化建設中大
多數(shù)應用的需求;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、信息插座不能移動使用、布線
與改造的工程量大等問題。隨著醫(yī)院網(wǎng)絡應用的快速發(fā)展,有
線網(wǎng)絡對新應用的不適應性越來越顯現(xiàn)出來。而一種基于無線
的網(wǎng)絡技術-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代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜,提供設備
接入功能的網(wǎng)絡,是計算機網(wǎng)絡與無線通信、移動通信技術相
結合的新生技術。它采用擴頻調(diào)制方式,實現(xiàn)了OSI模型中的
物理層和鏈路層功能,為移動計算機網(wǎng)絡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)的國際標準,能夠提
供的網(wǎng)絡接入速率從11Mbps,22Mbps到54Mbps不等。
根據(jù)無線接入點(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)絡接入解決方案中的無線接入技
術,是實現(xiàn)移動計算機網(wǎng)絡的關鍵技術之一,現(xiàn)已廣泛應用于
學校、賓館以及家庭等網(wǎng)絡用戶。
但是醫(yī)院內(nèi)的電磁環(huán)境復雜,大功率、強輻射、強干擾的醫(yī)
療設備集中,高靈敏度、易受干擾的如呼吸機、麻醉機、心電圖
機、腦電圖機、心臟起搏器、心電監(jiān)護儀等精密醫(yī)療設備比比皆
是;同時醫(yī)院業(yè)務對通信設備的應用可靠性要求也比學校、賓
館、家庭用戶高得多,通信時不僅不允許出現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù),還要保
證數(shù)據(jù)不被竊聽,保證網(wǎng)絡不能中斷與阻塞,不可影響到醫(yī)院
醫(yī)療工作的進行。
因此,無線局域網(wǎng)能不能滿足醫(yī)院信息化建設的要求,會
不會與醫(yī)療設備相互影響,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)、辦公自動化系統(tǒng)、實驗室信息系統(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象,只
要滿足基本傳輸速率,就對網(wǎng)絡傳輸性能的變化不敏感。按照
IEEE的設計標準,在保證基本信號強度的前提下,無線局域
網(wǎng)的傳輸速率至少能達到11Mbps,傳輸距離達到100米,因
此,對接入層來說,這樣的傳輸速率能夠滿足醫(yī)院實時文本數(shù)
據(jù)傳遞的需求。
(2)對于醫(yī)學圖像系統(tǒng)(PACS)、遠程醫(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)絡帶寬資源相對較多,實時性
很強,在局部傳輸數(shù)據(jù)量過大與設計不合理的情況下,容易出
現(xiàn)網(wǎng)絡性能低下、傳輸緩慢的問題。這種系統(tǒng)中盡量使用有線
網(wǎng)絡。無法使用有線網(wǎng)絡時,部署無線局域網(wǎng)需要經(jīng)過優(yōu)化設
計,專門使用54M以上傳輸速率的WLAN產(chǎn)品,適當劃分
VLAN,限制廣播數(shù)量,保證每個接入點AP接入的計算機較
少,也能滿足醫(yī)學圖像系統(tǒng)和視頻傳輸?shù)男枰?br />
其次,無線局域網(wǎng)設備不會與醫(yī)療設備產(chǎn)生明顯的相互影
響。
(1)在調(diào)制方式、所用頻段上不會與醫(yī)療設備產(chǎn)生沖突。
無線局域網(wǎng)采用了擴頻的調(diào)制方式,擴頻通信系統(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
接收端通過相關接收進行解擴,將傳輸?shù)男盘栠M行恢復的通信
系統(tǒng)。由于其具有一定的抗干擾性能力,故擴頻通信系統(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)、科學以及醫(yī)療設備的污染頻段。醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療設備
眾多,但只有監(jiān)護儀、微波治療儀、微波爐等少量的設備工作在
以上頻段(見表1),因而基于ISM頻段的設備有足夠的頻率
資源實施通信,而不至于因頻段擁擠造成通信失敗的情況。
醫(yī)療設備信息
300M以下
B超(普通)
心電圖機
腦電圖機
心臟起搏器
呼吸機
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
準分子激光治療儀
二氧化碳激光治療儀
X光機
γ刀等
300M~3G
監(jiān)護儀
微波治療儀
微波爐
表1醫(yī)療設備帶寬占用
(2)WLAN不會與醫(yī)院內(nèi)多數(shù)精密設備造成影響,醫(yī)院的
電磁干擾不會影響WLAN的正常運行。
醫(yī)療設備工作的環(huán)境比較復雜,所有精密設備都采取了防
干擾屏蔽措施,自身抗干擾能力很強,一般的電磁干擾不會影
響設備正常運行。而WLAN設備的輸出功率都在60mW~
100mW之間,比GSM手機的功率都要小得多,對醫(yī)療設備更
不會產(chǎn)生影響。
根據(jù)國家關于無線通信的頻段分配,無線局域網(wǎng)的設備都
工作于2.4GHz或5GHz這兩個頻段,而醫(yī)療設備多工作于
100MHz以下和紅外線以上兩個頻段,由于在工作的頻率和采
用的調(diào)制方式差異較大,因此二者不會產(chǎn)生相互信號干擾。像
磁共振機、X光機、CT機、高頻電刀等雖然是強干擾源,產(chǎn)生
的干擾功率可觀,頻譜寬度大,但此類設備一般工作在良好屏
蔽的房間之內(nèi),并且產(chǎn)生的寬頻干擾信號在空間擴散時衰減也
非常快,因此無線網(wǎng)絡設備只要不處于同一房間之內(nèi),一般不
會造成受影響中斷網(wǎng)絡通信的問題。
對一些使用ISM頻段甚至是使用無線局域網(wǎng)技術的醫(yī)療
設備如無線心電監(jiān)護儀等,由于存在技術上的兼容性,在使用
時可以在參數(shù)設置上避免相互之間的數(shù)據(jù)干擾,保證雙方設備
的正常通信。如在無線接入點上設計不同的網(wǎng)絡密鑰和不同的
加密方式就能保證雙方通信數(shù)據(jù)的獨立性。
另外實驗也驗證了以上觀點。
第三, WLAN的安全機制能夠保證數(shù)據(jù)醫(yī)院數(shù)據(jù)傳輸?shù)?br />
安全。
醫(yī)院業(yè)務網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)多為病人相關的隱私數(shù)據(jù)或
通訊安全性使無線網(wǎng)絡通信有了更安全的保障;另外醫(yī)院信息
系統(tǒng)應用軟件中所具有的安全驗證功能也是數(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,在抗干擾方面不會與醫(yī)療設備相互影響,有加密和驗證技
術保證醫(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)應用是可行的。
與有線網(wǎng)絡相比,無線局域網(wǎng)具有以下優(yōu)勢:
(1)安裝便捷:無線局域網(wǎng)建設網(wǎng)絡時一般只要安裝一個
或多個接入點(AccessPoint)設備,就可建立覆蓋整個建筑或
區(qū)域的局域網(wǎng)絡。不像有線網(wǎng)絡建設時需要破墻掘地、穿線架
管,從而使施工周期大大縮短。應用無線局域網(wǎng)對環(huán)境的影響
也微乎其微。
(2)使用靈活:無線局域網(wǎng)在信號覆蓋范圍內(nèi)可以在任意
位置接入,而有線網(wǎng)絡接入時只能在信息插座的附近。
(3)經(jīng)濟節(jié)約:由于無線接入點的可擴展性非常強,無線網(wǎng)
絡的布置可以根據(jù)建筑物預先的功能簡單設計就能滿足應用
的需要。這不像有線網(wǎng)絡,由于缺少靈活性,要求網(wǎng)絡規(guī)劃者盡
可能地考慮未來發(fā)展的需要,冗余設計許多利用率低甚至根本
用不到的信息點,導致投資效益低下。而一旦網(wǎng)絡的發(fā)展超出
了設計規(guī)劃,又要花費較多費用進行網(wǎng)絡改造。
(4)易于擴展:無線局域網(wǎng)設備配置靈活,可以工作在點對
點、基于接入點、無線網(wǎng)橋等多種模式,以適應從只有幾個用戶
的小型局域網(wǎng)到上千用戶的大型網(wǎng)絡。
(5)能夠提供跨接入設備的漫游功能等有線網(wǎng)絡無法提供
的特性。
醫(yī)院內(nèi)移動查房、移動辦公、遠程醫(yī)療、遠程教學等都提出
了有線網(wǎng)絡無法滿足的新的應用需求,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)絡的筆記本
電腦更為無線局域網(wǎng)通信提供了移動接入終端,這些都為醫(yī)院
信息化建設在降低成本的同時提供了更高的靈活性、可用性。
作為有線網(wǎng)絡的補充和擴展,無線局域網(wǎng)應用在現(xiàn)代網(wǎng)絡
中,將提供比有線網(wǎng)絡更為豐富、快捷、高效的通信環(huán)境,使網(wǎng)
上的計算機通信實現(xiàn)移動化、個性化和多媒體應用,能快速方
便地解決有線網(wǎng)絡存在的多種問題,較好地滿足醫(yī)院臨床醫(yī)
療、教學、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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