島礁遠程醫學異構網融合需求研究

吳 豪，張梅奎，陸 敏

1 島礁遠程醫學異構網融合的研究背景

加強島礁建設，是從陸地走向深藍的關鍵環節。但是，島礁地理空間狹小、基礎條件落后、自然條件脆弱等因素制約了人們長期在島礁上生活。因此，如何改善長期駐島礁人員（包括官兵和居民）的生活條件和工作條件，已成為亟待解決的突出問題。一方面，高溫潮濕，臺風頻發，自然環境復雜，使得各種皮膚病、關節炎、椎間盤突出等“海島病”突出，嚴重影響著島礁上人員的身體健康；另一方面，長期以來，我國島礁上的醫療設施落后、醫療資源匱乏、技術力量薄弱、醫護人員很少且普遍缺乏專業培訓，再加上受海上交通條件限制，人員進出島礁較為困難，使得就醫難問題尤為明顯。目前多采用的醫療船等巡診支援措施并不能滿足島礁上人員的基本醫療服務需求，而運送傷病員出島礁就醫耗資巨大，也無法保障島礁上的人員能夠及時就醫。因此，如何提高島礁醫療服務保障能力、服務水平和服務質量，一直是我們國家關注的重點之一。遠程醫學保障已成為解決島礁生活條件和工作條件的重要手段。

2 解決島礁遠程醫學信息傳輸的多種通信方式

傳輸網絡是開展島礁遠程醫學的基礎，任何島礁遠程醫學系統都必須利用網絡技術將各種醫學資源連接起來，實現資源的共享。視頻會議的傳輸介質可以采用光纖、電纜、微波及衛星等各種媒介，在傳輸方式上它可以在現有的多種網絡上展開，例如ATM、DDN、ISDN、SDH數字通信網或幀中繼網絡等。在視頻會議標準（H.323）中，視頻會議信號還可以在LAN、WAN、Internet、5G的各種計算機網上傳輸。根據已知不同通信方式的特點，島礁遠程醫學傳輸網的組成可以考慮以下幾種方式：

（1）光纖網。光纖通信以其傳輸的信息量大、經濟性好、體積小、質量輕、抗干擾強等特點成為通信傳輸的主力軍，但在島礁遠程醫學中卻不是，主要原因在于海底光纜架設成本較高。

（2）微波通信是使用電磁波進行信息交換的一種。微波通信具有可用頻帶寬、通信容量大、傳輸損傷小等特點，它不僅要完成語音和圖像交互，更重要的是它對數據交互小、抗干擾能力強等特點，可用于點對點、一點對多點或廣播等的能力要求較高。

（3）衛星網。該通信方式具有通信距離遠、不受地理條件限制、機動靈活性強、可實時傳送多種信息的優點，缺點是受天氣因素影響較大。

（4）5G網。這種通信方式具有峰值速率能達到Gb/s的標準、空中接口時延水平在1ms左右、超大網絡容量、頻譜效率要比LTE提升10倍以上、用戶體驗速率達到100Mb/s、流量密度和連接數密度大幅度提高等特點，以滿足高清視頻，虛擬現實等大數據量傳輸。

（5）單兵COFDM背負設備。通信帶寬可達到8Mb/s以上，優點是攜行方便，能確保高清視頻圖像傳輸以及話音交互，具有固定通信所不具備的移動通信特點，缺點是通信距離受限，且只能實現點對點通信，難以組網。

3 島礁遠程醫學異構網融合難點

考慮帶寬大、速率高的問題，島礁遠程醫學傳輸需要實現高清醫學影像、視頻雙流以及三屏幕VR等信息傳輸，采用海底光纜往往是最有效的中繼解決方案。但是，由于海底光纜架設成本較高，且島礁用戶數量相對較少（小型島礁居住人數往往不超過100人），考慮性價比因素，往往選擇相對經濟實惠的衛星通信作為島礁遠程醫學中繼的主要通信手段，而選用自組網、單兵COFDM背負設備、4G/5G基站（專用）作為島礁覆蓋的通信手段。另外，考慮遠程醫學平臺的專有性，也只能采用目前廣為應用的衛星通信方式作為主干線路傳輸方式。因此，島礁遠程醫學異構網融合存在以下難點：

一是接口規范不一致。在信號輸入輸出上，往往存在高清接口和標清接口問題，但是，在信號交互過程中，需要考慮高、標清兼容問題，因此，接口規范是需要考慮的難點之一。

二是調制解調方式不一致。不同通信方式往往采取不同的調制解調手段，導致難以實現直接的互聯互通，因此，在處理手段上需要考慮使不同的調制解調信號之間能實現實時信息交互。

三是編碼解碼方式不一致。編碼是信息從一種形式或格式轉換為另一種形式的過程。解碼，是編碼的逆過程。采用不同的文字、數字或其他對象進行編碼，或將信息、數據轉換成規定的電脈沖信號，導致解碼方式迥異。

四是傳輸協議不一致。調制解調、編碼解碼和接口規范的不一致，最終的根源在于傳輸協議不一致，難以形成高效的互聯互通和傳輸。

五是控制方式不一致。傳輸方式不同，導致難以對全網設備進行有效的智能化控制，也導致難以快速、直觀地排查全網存在的問題。

4 島礁遠程醫學異構網融合解決方案

在島礁遠程醫學建設的過程中，為有效解決以上問題，需要考慮異構網融合的問題，要專門分析從前端（島礁）到后端（陸地網管中心）的鏈路情況，區分數據通信及網控子網（控制鏈路）、視音頻通信子網（視音頻鏈路）兩種不同情況。

針對控制鏈路，需要將前端和中間傳輸的各種設備的控制狀態信息，通過不同的接口方式，轉換成TCP/IP信號，以便后端讀取或解析，從而正確判斷相關設備的工作狀態，保證協調工作。同時，為避免整個網絡業務分離、管理和傳輸效率降低，造成衛星資源浪費，需要結合衛星通信技術，進一步提高衛星通信專網的使用效率；需要在工程建設中，優化網絡結構，研制相應控制軟件，將地面網和衛星網融合為統一的星狀和網狀混合、機固結合的整體網絡。

視音頻鏈路在帶寬、速率和可用度上能否滿足遠程醫學業務的需要，是遠程醫學的關鍵環節。將前端采集的視音頻信號，經過編解碼和調制解調技術，傳輸到后端，實現視音頻交互，是遠程醫學的重中之重。因此，無論是自組網方式，還是COFDM，以及4G/5G或衛星通信傳輸方式，核心環節是將不同傳輸方式下的視音頻信號，統一轉換成能夠交互的TCP/IP信號，采用視音頻復合方式，解決異構網條件下的多種信號接入和傳輸問題。

通過異構網融合處理，構建基于多種無線與有線傳輸技術相結合的高可靠性醫學圖像傳輸的靈活機固結合網絡，構建滿足地域特性的島礁遠程醫學服務平臺的總體架構和技術方案，集成研發適用于不同應用場景下的遠程醫學服務平臺，實現技術層面的綜合集成，從而滿足島礁遠程醫療預約、遠程視頻實時會診、遠程查房、遠程影像診斷、遠程手術指導、遠程健康監測、遠程心理干預、遠程實時健康咨詢、遠程非實時健康咨詢以及遠程醫學教育培訓等多種服務的需求，尤其是要滿足突發事件中的緊急救治等遠程醫學服務需要；形成一套完善的面向島礁官兵與居民的遠程醫學服務異構網融合解決方案，確保方案的適用性和實用效果。

5 結束語

島礁遠程醫學異構網融合的核心在于建設IP化網絡，有效途徑是不斷試驗和改進。島礁遠程醫學不僅可以為島礁人員日常醫療健康管理保駕護航，同時也可為島礁附近的艦船和漁民等提供遠程醫學服務。因此，研究島礁遠程醫學異構網融合問題，對于提升遠程醫學服務保障質量、改善島礁人員就醫環境、提升島礁人員身心健康具有重大意義。