·40·20卷8期 2005.8
無線局域網在醫院網絡環境中的應用探討
李友章
(山東省立醫院信息網絡中心,山東濟南250021)
[摘要]本文從抗干擾性、傳輸性能、安全性、與醫療設備的互作用等方面探討了無線局域網在醫院網絡環境中的應用。作為
對有線網絡的補充,對WLAN在醫院內應用的優勢和應用前景進行了分析。
[關鍵詞]無線局域網;醫院;網絡;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
在計算機網絡中離不開線纜,架構在有線網絡上的局域網
具有快速、穩定、安全性好的特點,滿足了醫院信息化建設中大
多數應用的需求;但是也存在著某些場合不適合布線、接入用
戶規模受信息插座的數量限制、信息插座不能移動使用、布線
與改造的工程量大等問題。隨著醫院網絡應用的快速發展,有
線網絡對新應用的不適應性越來越顯現出來。而一種基于無線
的網絡技術-無線局域網(Wireless Local-Area Network
簡稱WLAN)就能有效解決這些問題。
無線局域網是采用無線通訊技術代替傳統電纜,提供設備
接入功能的網絡,是計算機網絡與無線通信、移動通信技術相
結合的新生技術。它采用擴頻調制方式,實現了OSI模型中的
物理層和鏈路層功能,為移動計算機網絡提供了必要的物理接
口。在無線局域網的發展中,形成了包括IEEE802.11a、
802.11b、802.11g、HiperLAN/ 2等在內的國際標準,能夠提
供的網絡接入速率從11Mbps,22Mbps到54Mbps不等。
根據無線接入點(AP)的功率與天線的不同傳輸距離也由
100米以內延伸到數十公里。無線局域網是我們常說的“最后
一公里”或“最后一百米”網絡接入解決方案中的無線接入技
術,是實現移動計算機網絡的關鍵技術之一,現已廣泛應用于
學校、賓館以及家庭等網絡用戶。
但是醫院內的電磁環境復雜,大功率、強輻射、強干擾的醫
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、心電監護儀等精密醫療設備比比皆
是;同時醫院業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錯誤數據,還要保
證數據不被竊聽,保證網絡不能中斷與阻塞,不可影響到醫院
醫療工作的進行。
因此,無線局域網能不能滿足醫院信息化建設的要求,會
不會與醫療設備相互影響,是不是能保證醫院信息化系統中的
安全性,是無線局域網能不能在醫院內可靠使用的關鍵。
首先,無線局域網能夠滿足醫院信息交互的需要。
(1)醫院信息系統、辦公自動化系統、實驗室信息系統、電
子郵件等系統主要與數據庫交互,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院實時文本數
據傳遞的需求。
(2)對于醫學圖像系統(PACS)、遠程醫療系統以及其他大
數據量傳輸的系統來說,占用網絡帶寬資源相對較多,實時性
很強,在局部傳輸數據量過大與設計不合理的情況下,容易出
現網絡性能低下、傳輸緩慢的問題。這種系統中盡量使用有線
網絡。無法使用有線網絡時,部署無線局域網需要經過優化設
計,專門使用54M以上傳輸速率的WLAN產品,適當劃分
VLAN,限制廣播數量,保證每個接入點AP接入的計算機較
少,也能滿足醫學圖像系統和視頻傳輸的需要。
其次,無線局域網設備不會與醫療設備產生明顯的相互影
響。
(1)在調制方式、所用頻段上不會與醫療設備產生沖突。
無線局域網采用了擴頻的調制方式,擴頻通信系統是將要
傳送的信息在比信息帶寬寬十倍甚至數百倍的頻帶上傳送,在
接收端通過相關接收進行解擴,將傳輸的信號進行恢復的通信
系統。由于其具有一定的抗干擾性能力,故擴頻通信系統的使
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、科學以及醫療設備的污染頻段。醫院內醫療設備
眾多,但只有監護儀、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
監護儀
微波治療儀
微波爐
表1醫療設備帶寬占用
(2)WLAN不會與醫院內多數精密設備造成影響,醫院的
電磁干擾不會影響WLAN的正常運行。
醫療設備工作的環境比較復雜,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,對醫療設備更
不會產生影響。
根據國家關于無線通信的頻段分配,無線局域網的設備都
工作于2.4GHz或5GHz這兩個頻段,而醫療設備多工作于
100MHz以下和紅外線以上兩個頻段,由于在工作的頻率和采
用的調制方式差異較大,因此二者不會產生相互信號干擾。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,并且產生的寬頻干擾信號在空間擴散時衰減也
非常快,因此無線網絡設備只要不處于同一房間之內,一般不
會造成受影響中斷網絡通信的問題。
對一些使用ISM頻段甚至是使用無線局域網技術的醫療
設備如無線心電監護儀等,由于存在技術上的兼容性,在使用
時可以在參數設置上避免相互之間的數據干擾,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絡密鑰和不同的
加密方式就能保證雙方通信數據的獨立性。
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據醫院數據傳輸的
安全。
醫院業務網絡上傳輸的數據多為病人相關的隱私數據或
通訊安全性使無線網絡通信有了更安全的保障;另外醫院信息
系統應用軟件中所具有的安全驗證功能也是數據不被監聽、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院信息化的要
求,在抗干擾方面不會與醫療設備相互影響,有加密和驗證技
術保證醫院信息系統中數據傳輸的安全性,因此無線局域網在
醫院環境內應用是可行的。
與有線網絡相比,無線局域網具有以下優勢:
(1)安裝便捷:無線局域網建設網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
區域的局域網絡。不像有線網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。應用無線局域網對環境的影響
也微乎其微。
(2)使用靈活:無線局域網在信號覆蓋范圍內可以在任意
位置接入,而有線網絡接入時只能在信息插座的附近。
(3)經濟節約:由于無線接入點的可擴展性非常強,無線網
絡的布置可以根據建筑物預先的功能簡單設計就能滿足應用
的需要。這不像有線網絡,由于缺少靈活性,要求網絡規劃者盡
可能地考慮未來發展的需要,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。而一旦網絡的發展超出
了設計規劃,又要花費較多費用進行網絡改造。
(4)易于擴展:無線局域網設備配置靈活,可以工作在點對
點、基于接入點、無線網橋等多種模式,以適應從只有幾個用戶
的小型局域網到上千用戶的大型網絡。
(5)能夠提供跨接入設備的漫游功能等有線網絡無法提供
的特性。
醫院內移動查房、移動辦公、遠程醫療、遠程教學等都提出
了有線網絡無法滿足的新的應用需求,而這些正是無線局域網
的優勢所在。新型掌上電腦、平板電腦和帶無線網絡的筆記本
電腦更為無線局域網通信提供了移動接入終端,這些都為醫院
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。
作為有線網絡的補充和擴展,無線局域網應用在現代網絡
中,將提供比有線網絡更為豐富、快捷、高效的通信環境,使網
上的計算機通信實現移動化、個性化和多媒體應用,能快速方
便地解決有線網絡存在的多種問題,較好地滿足醫院臨床醫
療、教學、科研、辦公的需要。無線局域網必將成為數字化醫院
綜合
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