島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合方案設計

吳 豪，陸 敏，張梅奎

交通不便、自然氣候環(huán)境惡劣及醫(yī)療資源匱乏，是島礁及海上醫(yī)學救援的難點。借助遠程醫(yī)學平臺，可以有效緩解島礁看病難的問題，能夠最大限度發(fā)揮陸地對島礁的醫(yī)學專家遠程支援保障作用。本文討論的島礁遠程醫(yī)學平臺主干線路傳輸采用衛(wèi)星通信（Ku/Ka/C等）方式，不討論基于海底光纜的相關內容。

1 研究目的

開展島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合方案設計，目的是為了實現(xiàn)島礁地面多種通信方式接入，解決島礁及周邊一定范圍覆蓋問題，并通過衛(wèi)星通信主干信道傳輸，實現(xiàn)與陸地多點間的遠程醫(yī)學信息交互。島礁遠程醫(yī)學地面站點的多種接入方式，是后方信息感知和獲取的前哨。

通過地面網異構網融合設計，可以確保在有限的主干衛(wèi)星信道條件下，使陸地各級衛(wèi)生機構及時獲取島礁的醫(yī)學救援信息，實現(xiàn)醫(yī)療信息實時共享，在聯(lián)防聯(lián)控等方面發(fā)揮快速感知的作用，形成一個集網狀網、星狀網、樹狀網為一體的綜合性遠程醫(yī)學網絡，從而解決衛(wèi)勤人員、物資、藥品、配血等資源的集中優(yōu)化調配問題；同時，結合海上醫(yī)學救援的需要和機固結合通信的需要，將遠程醫(yī)療的具體方法和手段延伸到海島，以提供充足的保障。

2 設計原則

總體說來，島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合設計，需要通盤考慮網絡主干線路、末端接入的整體一致性和成本效益的問題。因此抓好頂層設計，統(tǒng)一規(guī)劃，圍繞空中、海上和陸地的立體接入方案，實現(xiàn)“天地一體”，是方案設計的基本原則。此外，還需如下考慮：

（1）統(tǒng)一標準。在遠程醫(yī)學網的總體部署下，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一標準，統(tǒng)一規(guī)范，統(tǒng)一技術體制，確保島礁遠程醫(yī)學地面網建設有序發(fā)展，便于后續(xù)管控。

（2）協(xié)調發(fā)展。以互連互通為突破口，加強配套建設，著力提高遠程醫(yī)學網絡整體保障能力。

（3）技術推動。著力加強海上無人機、水下機器人、適應島礁環(huán)境的傳感器等技術產品研發(fā)與應用，提高現(xiàn)場感知水平。

（4）綜合集成。按照一體化的要求，實現(xiàn)島礁各類通信子網的綜合集成，確保遠程醫(yī)學系統(tǒng)之間網絡互聯(lián)、資源共享。

（5）經濟實用。重點考慮島礁的現(xiàn)場環(huán)境，用合理的成本，實現(xiàn)較好的功用，達到性價比較高。

3 解決方案

島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合方案主要涉及硬件、軟件和接口3個方面的全面對接和融合處理。

3.1 島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合硬件方案

圍繞全時全域了解島礁地面、空中、海上動態(tài)信息的需要，構建集成移動自組網、物聯(lián)網、COFDM、4G/5G和集群通信等多種方式的機固結合地面IP通信網絡，是當前實現(xiàn)島礁遠程醫(yī)學救援支撐手段的最佳方案。

在主干線路部分，利用Ku/C/Ka等衛(wèi)星通信方式，構建陸地和島礁鏈接的傳輸鏈路，確保對島礁遠程醫(yī)學信號的傳輸快速可達。

在島礁末端延伸和線路接入方面，采取異構網融合處理的方式，將控制鏈路和視音頻鏈路在末端分開。針對控制鏈路，將前端接入的無人機、機器人、自組網和4G等終端設備的控制數(shù)據(jù)，采用串口服務器的方式，將RS232/485等信號，轉換成IP信號，確保衛(wèi)星主站能順利解碼，并實現(xiàn)鏈路控制。針對視音頻鏈路，將前端接入的無人機、機器人、自組網和4G等終端設備采集的視音頻數(shù)據(jù)，通過異構網融合處理器，轉換成TCP/IP或者TCP/UDP信號的方式，最終通過三層交換機，經衛(wèi)星小站傳輸給衛(wèi)星主站，從而實現(xiàn)硬件協(xié)同工作。如圖1、圖2所示：

圖1 島礁全網通信示意圖

3.2 島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合軟件方案

島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合軟件主要包括三大系統(tǒng)：協(xié)同控制系統(tǒng)、視音頻會議處理系統(tǒng)和醫(yī)學業(yè)務處理系統(tǒng)三大類。如圖3所示。

圖2 島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合硬件方案

圖3 島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合軟件方案

協(xié)同控制系統(tǒng)主要用于獲取物聯(lián)網傳感信息、設置信道帶寬、調整編解碼方式，以及監(jiān)測設備的工作狀態(tài)等，確保地面與衛(wèi)星網絡協(xié)同工作。

視音頻會議處理系統(tǒng)主要用于傳輸、交互視頻、音頻信號，集成電子白板，開展遠程教學和手術示教，并操控遠程手術機器人進行手術等。

業(yè)務處理系統(tǒng)主要用于醫(yī)學業(yè)務開展工作的相關信息處理。如患者信息查詢、醫(yī)療信息服務、藥材保障、康復病房和病歷管理等。制定醫(yī)療保障方案計劃、籌措保障物資，提供自動化的手段；實現(xiàn)衛(wèi)勤信息快速上報和下傳雙向反饋、預警分析、指揮控制和可視功能，實現(xiàn)疫情、病情、傷情和管理等各種信息快速傳輸與分類共享，從而用得上、看得見、判得準。依托島礁遠程醫(yī)學軟件系統(tǒng)，構建一個綜合數(shù)據(jù)庫、具備三種能力，實現(xiàn)監(jiān)控信息實時可知，資源實時可視，處置過程實時可控。

3.3 島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合接口方案

在接口處理上，需要考慮硬件接口方案和軟件接口方案。如圖4所示。

圖4 接口方案

針對硬件接口，采用統(tǒng)一標準的傳輸協(xié)議、編解碼格式和調制解調方式，可以有效保證通信的一致性。

在軟件接口上，需要考慮公共的數(shù)據(jù)標準、公共編碼體系和對應的數(shù)據(jù)庫接口標準，同時確保不同系統(tǒng)之間按照信息資源規(guī)劃的方式，實現(xiàn)信息交互和信息傳輸。

特別強調的是，島礁軟硬件接口方案需采用共同的標準實現(xiàn)，否則容易導致系統(tǒng)之間互不相通，信息無法交互。

4 結束語

通過島礁遠程醫(yī)學地面通信異構網融合方案設計，并按照對應方案進行試點試驗，可以有效指導島礁遠程醫(yī)學站點建設，確保系統(tǒng)發(fā)揮實際功效，為島礁人員服務。