基于WiFi 与LiFi 融合的医疗应用探索

◆庄一峰

（厦门市儿童医院 福建 361000）

1 引言

现今，信息互联是全世界发展的趋势方向，是衡量经济发展和社会进步的重要标志。医院信息化建设一定程度代表着医院管理水平的高低和服务能力的强弱。医院信息化水平的提高，将实现医院管理系统与临床系统的协同发展，创新医疗服务模式，提高医务工作者的工作效率，继而提升医疗卫生机构的服务能力和水平，更好为人民服务。

医院信息化建设可以帮助医院实现医疗质量的持续改进，保证医疗安全科学规范、有据可循，对医疗资源进行精细化管理，降低成本，加强内部控制，为医院管理决策提供有力依据。医院是关系人民生命健康的重要单位，医院的工作效率直接影响到为人民服务的质量，信息化建设是促进医院现代化建设、提高医院经营质量和效益、提升医院综合竞争力不可或缺的必要因素[1]。

信息化建设对医疗的改造有如下作用：一、改善患者就医体验、促进传统医疗向价值医疗的转变；二、满足患者健康数据高效交换的需求，医疗团队之间共享可供决策参考信息的能力；三、大数据、人工智能等前沿科技可应用于医院信息系统，帮助处理海量复杂数据，指导临床预测、精准医学。

2 WiFi 技术

WiFi（Wireless Fidelity）技术已广泛成为大众生活标配，越来越多的物联网设备支持WiFi。WiFi 具有两种组网结构，即一对多和点对点。最常用的是一对多，如日常使用的无线路由器就是“路由器+AP”模式，可接入多个设备。此外，WiFi 还可实现点对点结构，比如两台笔记本可以通过WiFi 直连起来而不经过无线路由器。无线网络在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，以前通过网线连接电脑，而无线保真则是通过无线电波来联网；常见的就是无线路由器，在其电波覆盖的有效范围内，都可以采用无线保真连接方式进行联网[2]。

目前最新的WiFi6 采用了MIMO、OFDMA 等5G 技术，支持2.4G和5.8G 双频、多用户同时接入、与移动基站的漫游切换。同时WiFi6 通过更有效的数据编码提高了吞吐量，更多数据被打包到了相同的无线电波中，编码和解码这些信号的芯片也更加强大，还可以处理额外工作。传统的WiFi 使用2.4G 频段，随着使用2.4Ghz 频段的设备愈来愈多，相互之间干扰增强，因此第六代WiFi 技术研制了运行在5GHz 以上的高频段。理论上5G 频段相较2.4G 速率更快，但两者各有优缺：2.4G 穿墙衰减更少，传播距离更远，但使用设备多，干扰大；5G 网速更稳定，速率更高，但穿墙衰减大，覆盖距离小。

但WiFi 技术其本身亦存在不少安全隐患，特别是公共场所免费WiFi，有可能被偷梁换柱或成为钓鱼陷阱，甚至被黑客攻击导致用户信息泄露。央视“315 晚会”现场就演示了黑客如何利用伪WiFi 获取晚会现场观众手机的系统、品牌型号、照片等隐私数据。

3 LiFi 技术

LiFi（Light Fidelity）技术即可见光无线通信又称“光保真技术”，是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术。LiFi 是利用已安装好的设备（如LED 灯），通过在灯泡上植入一个微小芯片形成类似于AP 的设备，使终端随时能接入网络。该技术通过改变房间照明光线的闪烁频率进行数据传输，只要在室内开启电灯，无须WiFi也可联网。

LiFi 是用可见光来实现无线通信，利用电信号控制发光二极管发出的肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息。LiFi 技术不依靠无线电波、不产生电磁干扰，且在偏远地区比WiFi 更容易方便联网，因此LiFi 可被应用于周遭环境受限的地区，如煤矿工人可以通过LiFi 使用地理定位系统等。LiFi 技术使用光来传输信息，数据传输直接发生，安全保密性和传输效率极高。LiFi 网速理论上比WiFi 更快，可高达50Gbps，而WiFi6 的最高传输速率仅有9.6Gbps，这之间相差了5 倍之余，可见光的频谱宽带更是电磁波宽带的一万倍，这可以让人们体验到超高速网络所带来的快感。

可一旦有墙体或者物体挡住了光源，LiFi 便没有了信号。WiFi无线电波穿透力很强，可穿透一定厚度的墙壁，尽管WiFi 声明传输数据是加密保护的，但终究是开放的，网络信息安全性相对较低，而基于可见光无线通信技术的LiFi 只有在有光的地方才能上网，光不像无线电波一样具备穿透力很强的特性，因此灯光若被阻挡，网络信号便会中断，其安全性相比WiFi 更高。在辐射方面，WiFi 是以人们看不见的无线电波传输，局部电磁辐射较强，而LiFi 则是通过可见光来进行传输，它对人类而言是绿色、健康、无辐射的一种物质。所以，用光来作为无线通信的媒介，是一种可持续发展、更健康、更可取的方向，并且还能减少能源的消耗[3]。

LiFi 的缺点主要在其解决了电子终端接收信号的问题，对于反向通信目前暂无很好的技术解决手段；另一方面LiFi 技术使用光来传输数据，受外部环境光源影响较大，且通信距离也有限，暂时还没有完全成熟的技术方案和相关标准。

4 WiFi 与LiFi 在医疗行业结合的运用探索

4.1 医疗设备应用

在医疗领域中，诸多用于监护、检查、治疗的电子医疗设备大都工作于2.4GHZ 的频段上。使用WiFi 技术进行无线数据传输，很容易与上述电子医疗设备产生干扰，不仅影响设备的正常工作，通信质量还会显著下降。世界卫生组织曾建议，在医院范围内电磁辐射应低于600mv/m，且医院中的电磁敏感区域（如MR）内便携式电子设备应保持关闭状态。LiFi 技术使用开放频段的可见光作为载波进行信息交换，信息通过多功能芯片进行编码，多功能芯片把已编码信息加载到LED 灯具上，光源将这些信息通过改变LED 偏置电压/电流以高频闪烁的形式发出；接收端的光电探测器接收到光信息，并将其发送至解码芯片进行解码，最后被终端所接收。LiFi 技术与医疗设备之间由于工作频段不同，互不干扰，从而可以同时保证设备的正常运行以及在不同环境中的高质量通信。所以，在放置医疗设备的临床科室里，可以由WiFi 技术向LiFi 技术逐步过渡并进而慢慢取代。

4.2 医疗数据安全

WiFi 的传输主要是利用无线电波传输，而电磁波又可以穿透物体进行传播。从安全角度上看，这可能会被非法截取而泄露信息。一些不法分子会针对医院公共WiFi 进行“特殊处理”，假若就医者连接上了这类WiFi，不法分子就有可能盗取你正在使用应用的账密。很多人在不同网站上的账号密码是一样的或者密码过于简单，且普遍存在多类账号使用相同密码，所以一旦不法分子截获这些信息，就可通过“撞库”、“拖库”等办法来分析、测试出用户的密码。然而LiFi 则是利用可见光进行信息传输，光的成分复杂，具有波粒二象性，可见光只能延直线传播，不会穿透墙体的物体，数据只往人们所设定的方向进行传播，这有利于信息的安全性。简单来说，就是用光传播的LiFi更加安全。无线电波能穿透墙和天花板，但光则无此能力，由此区隔出WiFi 与LiFi 在数据保护方面的差异。在楼宇外的黑客或入侵者可以透过WiFi 潜入室内计算机，但是透过LiFi 传输的信息只能在LED灯照明范围内存取。因此，可以将LiFi 技术应用于医院的重要部门和关键位置保障其医疗数据安全，并结合WiFi 技术能够更好地传输、保存信息。

4.3 医疗数据传输

在医院手术室、抢救室、病房等地方，利用LiFi 的低延迟特性，无须光缆便可以实现实时监控、报告患者的运动和生命体征。同样的，对于医务工作者来说，LiFi 能够跟踪并重新定位关键医疗设备的位置，尤其是不同部门定期共享的设备。考虑到WiFi 使用发展相当受限的射频技术，像是患者及其家属的电子终端设备和医疗设备相互争抢带宽。而随着智能医疗器械等更多能使用WiFi 的产品设备陆续面世，加上来自移动网络的数据分流，数据堵塞的情况日益严重，信息传输的质量也跟着受到影响。LiFi 使用光波的频率，其带宽是射频频宽的一万倍以上，且不和WiFi 互相冲突，二者结合起来可以很大程度地解决数据传输的难题。LiFi 其传输速率相比WiFi 更快，数据保密性更强，电磁辐射及干扰更低。在医院里，降低电磁辐射不光是为了保护患者，也同样是保护医务工作者及医疗设备。可见光通信技术的加入，定是促进医疗发展的一大步。

5 结束语

WiFi 与LiFi 技术各有千秋，但LiFi 的市场应用前景仍需要技术和时间的沉淀，从当前来看，初期还不能完全替代WiFi 技术，不过其具有高宽带、安全、绿色、节能等优势，对于医疗信息化水平提升能起到不可估量的推动作用。随着WiFi6 技术的扩大规模应用，医院的信息化建设有朝一日必将会通过WiFi 与LiFi 技术的相辅相成更上一层楼。