岛礁远程医学异构网融合需求研究

吴 豪，张梅奎，陆 敏

1 岛礁远程医学异构网融合的研究背景

加强岛礁建设，是从陆地走向深蓝的关键环节。但是，岛礁地理空间狭小、基础条件落后、自然条件脆弱等因素制约了人们长期在岛礁上生活。因此，如何改善长期驻岛礁人员（包括官兵和居民）的生活条件和工作条件，已成为亟待解决的突出问题。一方面，高温潮湿，台风频发，自然环境复杂，使得各种皮肤病、关节炎、椎间盘突出等“海岛病”突出，严重影响着岛礁上人员的身体健康；另一方面，长期以来，我国岛礁上的医疗设施落后、医疗资源匮乏、技术力量薄弱、医护人员很少且普遍缺乏专业培训，再加上受海上交通条件限制，人员进出岛礁较为困难，使得就医难问题尤为明显。目前多采用的医疗船等巡诊支援措施并不能满足岛礁上人员的基本医疗服务需求，而运送伤病员出岛礁就医耗资巨大，也无法保障岛礁上的人员能够及时就医。因此，如何提高岛礁医疗服务保障能力、服务水平和服务质量，一直是我们国家关注的重点之一。远程医学保障已成为解决岛礁生活条件和工作条件的重要手段。

2 解决岛礁远程医学信息传输的多种通信方式

传输网络是开展岛礁远程医学的基础，任何岛礁远程医学系统都必须利用网络技术将各种医学资源连接起来，实现资源的共享。视频会议的传输介质可以采用光纤、电缆、微波及卫星等各种媒介，在传输方式上它可以在现有的多种网络上展开，例如ATM、DDN、ISDN、SDH数字通信网或帧中继网络等。在视频会议标准（H.323）中，视频会议信号还可以在LAN、WAN、Internet、5G的各种计算机网上传输。根据已知不同通信方式的特点，岛礁远程医学传输网的组成可以考虑以下几种方式：

（1）光纤网。光纤通信以其传输的信息量大、经济性好、体积小、质量轻、抗干扰强等特点成为通信传输的主力军，但在岛礁远程医学中却不是，主要原因在于海底光缆架设成本较高。

（2）微波通信是使用电磁波进行信息交换的一种。微波通信具有可用频带宽、通信容量大、传输损伤小等特点，它不仅要完成语音和图像交互，更重要的是它对数据交互小、抗干扰能力强等特点，可用于点对点、一点对多点或广播等的能力要求较高。

（3）卫星网。该通信方式具有通信距离远、不受地理条件限制、机动灵活性强、可实时传送多种信息的优点，缺点是受天气因素影响较大。

（4）5G网。这种通信方式具有峰值速率能达到Gb/s的标准、空中接口时延水平在1ms左右、超大网络容量、频谱效率要比LTE提升10倍以上、用户体验速率达到100Mb/s、流量密度和连接数密度大幅度提高等特点，以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输。

（5）单兵COFDM背负设备。通信带宽可达到8Mb/s以上，优点是携行方便，能确保高清视频图像传输以及话音交互，具有固定通信所不具备的移动通信特点，缺点是通信距离受限，且只能实现点对点通信，难以组网。

3 岛礁远程医学异构网融合难点

考虑带宽大、速率高的问题，岛礁远程医学传输需要实现高清医学影像、视频双流以及三屏幕VR等信息传输，采用海底光缆往往是最有效的中继解决方案。但是，由于海底光缆架设成本较高，且岛礁用户数量相对较少（小型岛礁居住人数往往不超过100人），考虑性价比因素，往往选择相对经济实惠的卫星通信作为岛礁远程医学中继的主要通信手段，而选用自组网、单兵COFDM背负设备、4G/5G基站（专用）作为岛礁覆盖的通信手段。另外，考虑远程医学平台的专有性，也只能采用目前广为应用的卫星通信方式作为主干线路传输方式。因此，岛礁远程医学异构网融合存在以下难点：

一是接口规范不一致。在信号输入输出上，往往存在高清接口和标清接口问题，但是，在信号交互过程中，需要考虑高、标清兼容问题，因此，接口规范是需要考虑的难点之一。

二是调制解调方式不一致。不同通信方式往往采取不同的调制解调手段，导致难以实现直接的互联互通，因此，在处理手段上需要考虑使不同的调制解调信号之间能实现实时信息交互。

三是编码解码方式不一致。编码是信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程。解码，是编码的逆过程。采用不同的文字、数字或其他对象进行编码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号，导致解码方式迥异。

四是传输协议不一致。调制解调、编码解码和接口规范的不一致，最终的根源在于传输协议不一致，难以形成高效的互联互通和传输。

五是控制方式不一致。传输方式不同，导致难以对全网设备进行有效的智能化控制，也导致难以快速、直观地排查全网存在的问题。

4 岛礁远程医学异构网融合解决方案

在岛礁远程医学建设的过程中，为有效解决以上问题，需要考虑异构网融合的问题，要专门分析从前端（岛礁）到后端（陆地网管中心）的链路情况，区分数据通信及网控子网（控制链路）、视音频通信子网（视音频链路）两种不同情况。

针对控制链路，需要将前端和中间传输的各种设备的控制状态信息，通过不同的接口方式，转换成TCP/IP信号，以便后端读取或解析，从而正确判断相关设备的工作状态，保证协调工作。同时，为避免整个网络业务分离、管理和传输效率降低，造成卫星资源浪费，需要结合卫星通信技术，进一步提高卫星通信专网的使用效率；需要在工程建设中，优化网络结构，研制相应控制软件，将地面网和卫星网融合为统一的星状和网状混合、机固结合的整体网络。

视音频链路在带宽、速率和可用度上能否满足远程医学业务的需要，是远程医学的关键环节。将前端采集的视音频信号，经过编解码和调制解调技术，传输到后端，实现视音频交互，是远程医学的重中之重。因此，无论是自组网方式，还是COFDM，以及4G/5G或卫星通信传输方式，核心环节是将不同传输方式下的视音频信号，统一转换成能够交互的TCP/IP信号，采用视音频复合方式，解决异构网条件下的多种信号接入和传输问题。

通过异构网融合处理，构建基于多种无线与有线传输技术相结合的高可靠性医学图像传输的灵活机固结合网络，构建满足地域特性的岛礁远程医学服务平台的总体架构和技术方案，集成研发适用于不同应用场景下的远程医学服务平台，实现技术层面的综合集成，从而满足岛礁远程医疗预约、远程视频实时会诊、远程查房、远程影像诊断、远程手术指导、远程健康监测、远程心理干预、远程实时健康咨询、远程非实时健康咨询以及远程医学教育培训等多种服务的需求，尤其是要满足突发事件中的紧急救治等远程医学服务需要；形成一套完善的面向岛礁官兵与居民的远程医学服务异构网融合解决方案，确保方案的适用性和实用效果。

5 结束语

岛礁远程医学异构网融合的核心在于建设IP化网络，有效途径是不断试验和改进。岛礁远程医学不仅可以为岛礁人员日常医疗健康管理保驾护航，同时也可为岛礁附近的舰船和渔民等提供远程医学服务。因此，研究岛礁远程医学异构网融合问题，对于提升远程医学服务保障质量、改善岛礁人员就医环境、提升岛礁人员身心健康具有重大意义。