趙移畛，金琰，吳圣杰

1.洛陽正骨醫(yī)院 戰(zhàn)略與信息管理部，河南 洛陽 471002；2.河南省洛陽移動分公司，河南 洛陽 471000

GSM-WLAN一體化無線網(wǎng)絡的原理及在醫(yī)院的應用

趙移畛1，金琰1，吳圣杰2

1.洛陽正骨醫(yī)院 戰(zhàn)略與信息管理部，河南 洛陽 471002；2.河南省洛陽移動分公司，河南 洛陽 471000

目的 實現(xiàn)醫(yī)院醫(yī)療設備、醫(yī)療信息的高度共享和有效利用，從而提高工作效率、節(jié)省人力資源、提高醫(yī)療服務水平。方法 設計一種基于GSM-WLAN一體化室分系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡覆蓋租用解決方案。該方案利用頻分多路復用技術，使GSM和WLAN信號在同一信號分布網(wǎng)絡進行傳送，實現(xiàn)醫(yī)院無線應用的全覆蓋。結果 該系統(tǒng)施工方便，終端全部采用無線接入，覆蓋范圍廣，維護管理方便，可大幅度提高工作效率。結論 醫(yī)院和運營商合作，租用運營商預先部署的GSMWLAN一體化室分網(wǎng)絡，可低成本實現(xiàn)醫(yī)院無線覆蓋網(wǎng)絡運行。

無線局域網(wǎng)；無線醫(yī)療；GSM-WLAN一體化室內覆蓋

0 前言

醫(yī)院無線網(wǎng)絡作為醫(yī)院移動醫(yī)療的基礎，是醫(yī)院信息化工作必須要考慮的問題[1-3]。本文提出一種基于GSM-WLAN一體化室分系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡覆蓋解決方案，探討醫(yī)院和運營商合作，租用運營商預先部署的GSMWLAN一體化室分網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡采用頻分多路復用技術，實現(xiàn)WLAN網(wǎng)絡的覆蓋，在此基礎上實現(xiàn)醫(yī)院無線應用的全覆蓋。

1 系統(tǒng)結構和原理

1.1 系統(tǒng)結構

無線局域網(wǎng)（WLAN）是指應用無線通信技術，將計算機設備（包括智能手機、PDA等）互聯(lián)起來，構成可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡體系。它利用射頻（Radio Frequency，RF）技術取代雙絞銅線所構成的局域網(wǎng)絡，使得無線局域網(wǎng)的存取架構變得簡單[4-5]。

WLAN的無線接入點（AP）和無線接入控制服務器（AC）是其核心。AP是移動終端用戶進入有線網(wǎng)絡的接入點，主要用于寬帶家庭、大樓內部以及園區(qū)內部，距離覆蓋幾十米至上百米，目前主要技術為802.11系列。大多數(shù)無線AP還帶有接入點客戶端模式（AP client），可以和其他AP進行無線連接，延展網(wǎng)絡的覆蓋范圍。AC負責把來自不同AP的數(shù)據(jù)進行匯聚并接入Internet，同時完成AP設備的配置管理、無線用戶的認證、管理及寬帶訪問、安全等控制功能。

GSM-WLAN一體化室內覆蓋系統(tǒng)是指GSM和WLAN信號通過同一信號分布網(wǎng)絡進行傳送[6]，整個網(wǎng)絡由BTS、直放站、無線接入節(jié)點AP、干線放大器、信號分布系統(tǒng)等部分組成，見圖1。

圖1 GSM-WLAN一體化室內覆蓋系統(tǒng)結構圖

1.2 工作原理

GSM-WLAN一體化室分覆蓋系統(tǒng)的WLAN部分的信號源為無線接入點AP，只要符合WLAN標準的設備都可以接入WLAN室分覆蓋系統(tǒng)中[7-8]。干線放大器起到放大AP和無線終端射頻信號的作用，和WLAN系統(tǒng)的雙工方式（TDD）相適應，干線放大器也工作在TDD方式。一般采用功率檢測方式來實現(xiàn)TDD切換。干線放大器實時檢測AP的下行信號輸出，當功率放大器檢測到AP的發(fā)射功率后啟動切換電路，進入下行功率放大工作狀態(tài)，將AP發(fā)出的下行射頻信號放大。該信號通過分布網(wǎng)絡傳輸給無線終端仍然可以滿足無線終端的接收靈敏度要求。否則干線放大器工作在上行信號低噪聲放大工作狀態(tài)，將無線終端發(fā)射的微弱信號放大后傳送給AP，使其滿足AP的接收靈敏度要求。信號分布網(wǎng)絡將AP的下行信號分布到需要覆蓋的區(qū)域，并將覆蓋區(qū)域內無線終端發(fā)射的信號接收匯集傳輸?shù)紸P。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍

2.1 數(shù)據(jù)速率分析

目前采用802.11n協(xié)議的AP的速率為300 Mbps，采用TDD雙工方式的下行數(shù)據(jù)速率為150 Mbps。如果采用1個AP進行覆蓋，下行數(shù)據(jù)速率可以達到150 Mbps，按照目前網(wǎng)絡比較空閑時的下載速率為500 kbps左右計算，覆蓋兩層樓的接入的用戶數(shù)量可以達到：150 Mbps/500 kbps=300（個），完全可以滿足整層樓所有用戶的需求。

2.2 覆蓋范圍分析

干線放大器的下行輸出電平為27 dB，上行系統(tǒng)的增益為22 dB。對于一個干線放大器覆蓋一層樓的情況分析如下：

WLAN干線放大器的輸出電平：27 dB

電纜損耗（干放系統(tǒng)）：12×25/100=3.0 dB

功分器衰耗：3.5 dB

合路器衰耗：3.0 dB

電纜衰耗（井道）：12.83×5/100=0.6 dB

進入該層樓的電平：27-3.0-3.5-3.5-0.6=16.4 dB

3 系統(tǒng)優(yōu)勢分析

（1）采用一體化室內覆蓋系統(tǒng)避免了移動語音通信室內覆蓋和WLAN室內覆蓋分開布線的煩瑣，通常一棟建筑物只需要一次布線就可以完成語音、數(shù)據(jù)的無線傳輸。無線接入節(jié)點集中放置在各層樓固定的位置，這樣可以大大地降低工程量同時又便于維護。

（2）傳統(tǒng)的WLAN室內覆蓋，一棟建筑物通常需要若干個AP才能進行完全的覆蓋，這并不是因為單個AP的傳輸速率不夠（802.11 b標準中定義單個AP的最大傳輸速率為11 Mbps），而是因為單個AP的覆蓋范圍有限，于是只能通過增加AP數(shù)量的辦法來擴大覆蓋面積[9]。通過采用一體化室內覆蓋系統(tǒng)擴大了單個AP的覆蓋范圍，只要干線放大器的指標允許，單個AP甚至可以完成整棟樓的覆蓋[10]。這樣在實際工程中大量地減少了AP的數(shù)量，降低了設備成本。

（3）人們在組建一個大的無線局域網(wǎng)時，為了保證整個網(wǎng)絡的漫游能力，將全部AP的SSID設置成一樣，并且將MAC地址過濾的功能關閉（如果網(wǎng)絡配置了接入控制器，通常是在接入控制器上進行MAC地址過濾）或是將所有用戶的MAC地址輸入到每個AP中。于是每個終端至少可以直接訪問整個無線局域網(wǎng)絡內部的資源[11]。另外，目前標準的AP并沒有用戶終端隔離的功能，通過采用一體化室內覆蓋系統(tǒng)，可以在物理上劃分內部的無線局域網(wǎng)和公共的無線局域網(wǎng)。

（4）傳統(tǒng)的WLAN室內覆蓋，某一時間，當用戶比較集中在某個AP下面（半徑約20 m的范圍），而其他的AP下卻沒有用戶，這樣勢必會導致網(wǎng)絡的阻塞、資源的浪費[12]。如果采用一體化的室內覆蓋，每個區(qū)域內均可以保證有3個AP同時無干擾工作（傳統(tǒng)的覆蓋可以保證某個區(qū)域3個AP同時無干擾工作，但是不能保證每個區(qū)域都無干擾工作，否則，頻率沒法規(guī)劃），同時事先根據(jù)不同的AP對用戶進行了分類，這樣每個AP均能在任意時刻分擔相同的用戶，從而保證了用戶的帶寬而網(wǎng)絡又不易阻塞。

（5）采用一體化室內覆蓋系統(tǒng)，擴展了單個AP的覆蓋范圍，有效地減少了用戶在漫游過程中的切換（在不同的AP下進行切換）次數(shù)，同時也簡化了用戶認證、鑒權的處理過程。

4 醫(yī)院應用分析

（1）將網(wǎng)線延伸到病房，方便醫(yī)生查房時，可以使用隨身攜帶的平板電腦、智能手機等無線終端，查看病人資料，開出新醫(yī)囑等。

（2）傳統(tǒng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)，一般是通過網(wǎng)線組建網(wǎng)絡，時間長了網(wǎng)線容易老化，這時候對故障的排查就麻煩的多。而WLAN只需維護上層交換機、分布系統(tǒng)，終端全部采用無線接入，這樣不僅維護方便而且對終端的管理更便捷。

（3）深入承載醫(yī)院信息系統(tǒng)，打破以往格局，提高醫(yī)患關系的透明度?；颊咦≡褐恍枭暾堃粋€賬號，即可通過自有的無線終端接入信息系統(tǒng)，實時查看自己的病例、用藥情況、醫(yī)囑、繳費記錄等。例如一個簡單的體溫測量，患者完全可以自主查看醫(yī)囑，自主測量，并通過WLAN將身體指標傳送至醫(yī)護人員平臺，免去護士和患者不必要的來回跑動。

（4）增加娛樂功能，為打造更好的住院環(huán)境，可在WLAN承載的網(wǎng)絡上加入Internet接口，方便病人上網(wǎng)?？稍O立專門的醫(yī)院內部論壇，由信息科專業(yè)人員維護網(wǎng)站，病人可在醫(yī)院內部論壇進行心情溝通等。

GSM-WLAN一體化室內覆蓋方案體現(xiàn)了資源共享、提高效率、降低投入的思想，應用該方案可實現(xiàn)醫(yī)院無線覆蓋網(wǎng)絡低成本、高效運行。

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Principles of GSM-WLAN Integrated Wireless Network and its Application in the Hospital

ZHAO Yi-zhen1, J IN Yan1, WU Sheng-jie2
1.Department of Strategy and Information Management, Luoyang Orthopedic-Traumatological Hospital, Luoyang Henan 471002, China; 2.China Mobile Communications Corporation Luoyang Branch, Luoyang Henan 471000, China

Objective To realize the sharing and effective use of medical equipment and medical information in the hospital so as to promote the work efficiency, save human resources and improve the level of medical service. Methods To make full coverage of wireless applications in the hospital, a wireless network was designed based on the GSM-WLAN (Global System for Mobile Communication - Wireless Local Area Network) integration system, which used the frequency-division multiplexing technology and made the GSM and WLAN signals transmitted in a same-signal-distributed network. Results With adoption of wireless access to the terminals, this easy-to-implement system had wide coverage and was convenient for maintenance and management, which could greatly improve the work efficiency. Conclusion Through cooperation with the operator, renting the GSM-WLAN integration system that was pre-deployed by the operator could reduce the costs of wireless network in the hospital.

wireless local area network; wireless medical care; GSM-WLAN integration in-room coverage

TP393.17

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.026

1674-1633(2015)05-0086-03

2014-11-26

2015-01-28

本文作者：趙移畛，高級工程師。

作者郵箱：lyzyzywyh@126.com