劉繼忠，徐文斌，謝毓順，劉鴻，鄭莉萍

(南昌大學(xué)南昌市醫(yī)工結(jié)合技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330031)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在醫(yī)療健康領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展[1]，遠(yuǎn)程醫(yī)療概念及其應(yīng)用成果不斷涌現(xiàn)[2]。遠(yuǎn)程醫(yī)療即應(yīng)用遠(yuǎn)程通訊技術(shù)來(lái)交互式傳遞信息，以開(kāi)展遠(yuǎn)距離醫(yī)療服務(wù)，是一種現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)緊密結(jié)合的新型醫(yī)療服務(wù)模式[3]。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)通訊技術(shù)主要有公共交換電話網(wǎng)絡(luò)[4]、移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)[5]、衛(wèi)星通信[6]和蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)[7]等，但這些通訊技術(shù)有著各自的不足之處，例如公共電話網(wǎng)絡(luò)已基本淘汰；蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)噪聲和干擾嚴(yán)重[8]；移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)無(wú)法保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、可靠性[9]；衛(wèi)星通信存在通信容量小、不可靠等問(wèn)題[10]。

因此針對(duì)生理參數(shù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)丟失、抗干擾能力不強(qiáng)、時(shí)延較大等問(wèn)題，本文重點(diǎn)研究數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的可靠性和安全性問(wèn)題，提出基于云通訊平臺(tái)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸策略，實(shí)現(xiàn)多生理參數(shù)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)男剩瑥亩菇】当O(jiān)護(hù)系統(tǒng)更加可靠和有效。

1 監(jiān)護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)與傳輸策略

1.1 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)主要包括監(jiān)護(hù)端、云通訊平臺(tái)和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端3部分[11]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。監(jiān)護(hù)端由PC(上位機(jī))、硬件監(jiān)測(cè)模塊組成，實(shí)現(xiàn)多生理參數(shù)的采集顯示以及網(wǎng)絡(luò)傳輸。云通訊平臺(tái)是監(jiān)護(hù)端與遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端的通訊橋梁[12]，監(jiān)護(hù)系統(tǒng)通過(guò)云通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定傳輸。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端是用戶(hù)端，用戶(hù)通過(guò)平臺(tái)可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)患者的生理指標(biāo)參數(shù)。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸包括2部分：1) 硬件監(jiān)測(cè)模塊與上位機(jī)的單向數(shù)據(jù)傳輸。2) 上位機(jī)到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端的雙向數(shù)據(jù)傳輸。本文探討的數(shù)據(jù)傳輸策略是應(yīng)用在上位機(jī)到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)平臺(tái)之間的雙向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)測(cè)模塊到上位機(jī)之間的近距離數(shù)據(jù)傳輸不予討論。

1.2 云通訊平臺(tái)

上位機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端是系統(tǒng)的2個(gè)客戶(hù)機(jī)，傳統(tǒng)的客戶(hù)機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸是通過(guò)服務(wù)器中轉(zhuǎn)傳輸，效率低下而且數(shù)據(jù)傳輸時(shí)耗大，不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸要求。針對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題，本文引入云通訊平臺(tái)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇閬?lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)護(hù)端與遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端的數(shù)據(jù)通信[13]。云通訊技術(shù)改變傳統(tǒng)通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器傳遞數(shù)據(jù)的方式，利用用戶(hù)設(shè)備中的socket直接連接傳輸，服務(wù)器保持通信雙方之間的套接字連接即可。生理參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)socket直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，減少數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)傳輸環(huán)節(jié)，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，提高了傳輸效率，可有效避免數(shù)據(jù)丟失、混亂問(wèn)題，將傳輸時(shí)間損耗降到最低。同時(shí)，云通訊平臺(tái)采用HTTPS底層傳輸和私有二進(jìn)制通訊協(xié)議及加密算法數(shù)據(jù)傳輸全程加密，數(shù)據(jù)傳輸更加安全，實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)架構(gòu)圖如圖2。

1.3 傳輸機(jī)制

傳輸機(jī)制是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸策略的核心部分。本文基于云通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套穩(wěn)定可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，為監(jiān)護(hù)系統(tǒng)多生理參數(shù)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸保駕護(hù)航。

1.3.1 數(shù)據(jù)傳輸通訊協(xié)議

根據(jù)云通訊平臺(tái)和生理參數(shù)信號(hào)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通訊協(xié)議時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、連續(xù)性[14]、正確性和完整性。為提高遠(yuǎn)程通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸效率，降低網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，通訊協(xié)議應(yīng)盡可能地傳輸有效數(shù)據(jù)[15]。

協(xié)議的通訊報(bào)文類(lèi)型主要有5種：上位機(jī)至遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端方向的請(qǐng)求報(bào)文、數(shù)據(jù)報(bào)文和結(jié)束報(bào)文，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端至上位機(jī)方向的響應(yīng)報(bào)文、反饋報(bào)文[16]。報(bào)文格式如圖3所示。

報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)發(fā)送方通訊名數(shù)據(jù)接收方通訊名

(a) 請(qǐng)求報(bào)文

(b) 數(shù)據(jù)報(bào)文

(c) 響應(yīng)報(bào)文

(d) 結(jié)束報(bào)文

請(qǐng)求報(bào)文用于確定遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端是否在線。當(dāng)上位機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文至遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端后收到回應(yīng)，那么說(shuō)明遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端在線，可以建立通訊。請(qǐng)求報(bào)文只會(huì)在建立通訊時(shí)發(fā)送一次，在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸期間不會(huì)再次發(fā)送。請(qǐng)求報(bào)文由報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)發(fā)送方通訊名、數(shù)據(jù)接收方通訊名組成，其中數(shù)據(jù)發(fā)送方通訊名與數(shù)據(jù)接收方通訊名是用于客戶(hù)端之間身份確認(rèn)，防止誤請(qǐng)求，增加數(shù)據(jù)傳輸安全性。報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符如表1所示。

表1 報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符Tab.1 Message type identifier

數(shù)據(jù)報(bào)文是多生理參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的載體，報(bào)文結(jié)構(gòu)分為5部分：報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)類(lèi)型標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)報(bào)文ID、數(shù)據(jù)包、校驗(yàn)值，其中數(shù)字報(bào)文ID是具有特定規(guī)律的連續(xù)字符串。數(shù)據(jù)報(bào)文采用數(shù)據(jù)定量的格式，即采集的生理數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)設(shè)定目標(biāo)個(gè)數(shù)時(shí)就打包成生理數(shù)據(jù)包發(fā)送，監(jiān)護(hù)結(jié)束時(shí)，未發(fā)送數(shù)據(jù)一次性打包發(fā)送，避免每采集一次就向遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端發(fā)送一次數(shù)據(jù)，提高效率和降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。數(shù)據(jù)類(lèi)型標(biāo)識(shí)符如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)類(lèi)型標(biāo)識(shí)符Tab.2 Data type identifier

響應(yīng)報(bào)文是遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端在線時(shí)，接收到上位機(jī)的請(qǐng)求報(bào)文后作出回應(yīng)，表示平臺(tái)在線。響應(yīng)報(bào)文由報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符、8位隨機(jī)數(shù)組成，其中8位隨機(jī)數(shù)是臨時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的，由通信雙發(fā)共同保存使用。

結(jié)束報(bào)文是監(jiān)護(hù)結(jié)束后監(jiān)護(hù)端發(fā)送的報(bào)文。當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端接收到結(jié)束報(bào)文后，結(jié)束數(shù)據(jù)接收顯示，做好下一次接收請(qǐng)求報(bào)文準(zhǔn)備。結(jié)束報(bào)文由報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)發(fā)送方通訊名、數(shù)據(jù)接收方通訊名組成，通訊名用于確認(rèn)客戶(hù)端身份，防止誤結(jié)束。

反饋報(bào)文是為了保證數(shù)據(jù)完整性而設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端請(qǐng)求，由報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符、補(bǔ)發(fā)重發(fā)標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)報(bào)文ID以及發(fā)送次數(shù)組成。數(shù)據(jù)報(bào)文校驗(yàn)值校驗(yàn)不通過(guò)，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端就會(huì)向上位機(jī)請(qǐng)求重發(fā)；數(shù)據(jù)報(bào)文丟失，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端就會(huì)向上位機(jī)補(bǔ)發(fā)重發(fā)，反饋標(biāo)識(shí)符如表3所示。

表3 反饋標(biāo)識(shí)符Tab.3 Feedback identifier

1.3.2 數(shù)據(jù)加密校驗(yàn)機(jī)制

健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，生理數(shù)據(jù)是監(jiān)護(hù)對(duì)象的個(gè)人隱私，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃杂葹橹匾?。在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，生理數(shù)據(jù)通過(guò)云通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸，相對(duì)安全可靠，但究其本質(zhì)還是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)線路傳輸，因此有必要對(duì)數(shù)據(jù)再加上一層保護(hù)。根據(jù)云通訊平臺(tái)和監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在通訊過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行必要的加密、校驗(yàn)來(lái)確保數(shù)據(jù)的安全性。

本文采用安全哈希算法(secure hash algorithm，SHA1)得到數(shù)據(jù)報(bào)文的數(shù)據(jù)摘要作為數(shù)據(jù)報(bào)文校驗(yàn)值。安全哈希算法的原理是對(duì)于任意長(zhǎng)度小于264位的字符串?dāng)?shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)可用來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)正確性的160位數(shù)據(jù)摘要。在遠(yuǎn)程傳輸過(guò)程中，若是數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，那么算法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)摘要也會(huì)不一樣。報(bào)文添加校驗(yàn)值之后，數(shù)據(jù)發(fā)送單元采用GZipStream算法無(wú)損壓縮數(shù)據(jù)報(bào)文，讓數(shù)據(jù)報(bào)文盡量緊湊，既保證了數(shù)據(jù)安全，又提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

本文選擇高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(advanced encryption standard,AES)對(duì)稱(chēng)加密算法對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行加密，AES算法的原理是基于排列和置換運(yùn)算，排列是將數(shù)據(jù)重排， 置換是將某個(gè)數(shù)據(jù)單元替換成另外的單元[17]。同時(shí)，傳輸策略采用動(dòng)態(tài)密鑰技術(shù)，即系統(tǒng)臨時(shí)隨機(jī)生成AES需要的密鑰，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，提高了?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的被破解難度，數(shù)據(jù)加密校驗(yàn)機(jī)制流程圖如圖4所示。

1.3.3 反饋機(jī)制

為防止數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中因網(wǎng)絡(luò)狀況造成數(shù)據(jù)丟失或者數(shù)據(jù)被破壞，本文提出反饋機(jī)制，校驗(yàn)數(shù)據(jù)并向數(shù)據(jù)發(fā)送單元反饋，保證數(shù)據(jù)的完整性。

當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端收到數(shù)據(jù)報(bào)文后，首先校對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文ID，當(dāng)報(bào)文ID不連續(xù)時(shí)，即出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包的情況，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端請(qǐng)求上位機(jī)補(bǔ)發(fā)缺失報(bào)文ID的數(shù)據(jù)報(bào)文，接收后再次校驗(yàn)，若報(bào)文ID連續(xù)，說(shuō)明未出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包，則檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)文的校驗(yàn)值。校驗(yàn)值與重新計(jì)算的數(shù)據(jù)摘要一致，則接收該條數(shù)據(jù)報(bào)文，否則說(shuō)明數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中發(fā)生了改變，丟棄數(shù)據(jù)報(bào)文，請(qǐng)求上位機(jī)重新發(fā)送該報(bào)文ID的數(shù)據(jù)，接收后同樣再次校驗(yàn)。若同一條數(shù)據(jù)報(bào)文未能通過(guò)校驗(yàn)次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，那么通訊異常處理，反饋機(jī)制流程圖如圖5。

1.3.4 超時(shí)處理機(jī)制

本文設(shè)計(jì)了超時(shí)處理機(jī)制，防止通信過(guò)程中某一方因異常問(wèn)題掉線，而另一方仍等待數(shù)據(jù)傳輸，占用系統(tǒng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)資源，提高通信效率。超時(shí)處理機(jī)制規(guī)定：從建立通訊到通訊結(jié)束的過(guò)程中，通信雙方在最長(zhǎng)時(shí)限1 min后，未收到數(shù)據(jù)響應(yīng)，則通信雙方進(jìn)入超時(shí)處理，自行處理數(shù)據(jù)或結(jié)束通訊，例如上位機(jī)1 min內(nèi)未收的到丟包反饋則可以刪除1 min前緩存的數(shù)據(jù)；上位機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文后，等待1 min，未收到響應(yīng)報(bào)文，則通訊結(jié)束；遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中，若1 min內(nèi)未收到數(shù)據(jù)，則通訊結(jié)束。

1.3.5 多隊(duì)列數(shù)據(jù)緩存機(jī)制

遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是數(shù)據(jù)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率不一致，導(dǎo)致生理數(shù)據(jù)顯示不具有連續(xù)性，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多隊(duì)列數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，最大限度地保證了生理數(shù)據(jù)顯示的連續(xù)性。

多隊(duì)列數(shù)據(jù)緩存機(jī)制是基于生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式設(shè)計(jì)的。監(jiān)護(hù)端生產(chǎn)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)平臺(tái)消費(fèi)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間需設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)，作為一個(gè)中介。監(jiān)護(hù)端把數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，而遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端再以均勻的時(shí)間間隔從緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示分析，這樣就保證了數(shù)據(jù)顯示的連續(xù)性。同時(shí)考慮到生理數(shù)據(jù)種類(lèi)較多，因此采用多緩存隊(duì)列模式，同一類(lèi)型數(shù)據(jù)存入同一隊(duì)列，數(shù)據(jù)按照先進(jìn)先出的原則，保證次序不混亂。

多隊(duì)列緩存機(jī)制根據(jù)報(bào)文的緊急性劃分等級(jí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄡?yōu)先級(jí)隊(duì)列設(shè)置[18]，對(duì)于補(bǔ)發(fā)、重發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文與反饋報(bào)文這類(lèi)緊急消息可直接改變隊(duì)列的數(shù)據(jù)位置保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和傳輸效率[19]。

多隊(duì)列緩存機(jī)制能夠有效防止通訊雙方收發(fā)速率不匹配造成的數(shù)據(jù)顯示不連續(xù)、混亂問(wèn)題。而且遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端可以直接從相應(yīng)的緩存隊(duì)列中讀取特定類(lèi)型的數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)“消費(fèi)”能力，降低時(shí)延。緩存機(jī)制設(shè)置了2個(gè)通訊報(bào)文隊(duì)列和多個(gè)生理數(shù)據(jù)報(bào)文隊(duì)列，數(shù)據(jù)隊(duì)列結(jié)構(gòu)如圖6。

2 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)

2.1 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)發(fā)送

上位機(jī)接入云通訊平臺(tái)后，將上位機(jī)通訊名和目標(biāo)通訊名生成請(qǐng)求報(bào)文，發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端驗(yàn)證，等待遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端回應(yīng)響應(yīng)報(bào)文，若接收到響應(yīng)報(bào)文，則分離出響應(yīng)報(bào)文中的8位隨機(jī)數(shù)作為加密算法的密鑰。當(dāng)上位機(jī)接收到硬件監(jiān)測(cè)模塊的生理數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)設(shè)定值，生成“報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符+數(shù)據(jù)類(lèi)型標(biāo)識(shí)符+數(shù)據(jù)報(bào)文ID+生理數(shù)據(jù)包”不完整的數(shù)據(jù)，采用安全哈希算法得到報(bào)文的160位數(shù)據(jù)摘要，作為數(shù)據(jù)報(bào)文校驗(yàn)值，形成完整的數(shù)據(jù)報(bào)文，然后采用GZipStream算法無(wú)損壓縮數(shù)據(jù)報(bào)文，節(jié)約空間，最后采用AES對(duì)稱(chēng)加密算法，使用8位隨機(jī)數(shù)對(duì)報(bào)文加密發(fā)送。

經(jīng)過(guò)添加校驗(yàn)位、壓縮、加密后的數(shù)據(jù)報(bào)文，通過(guò)云通訊技術(shù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端，若是上位機(jī)未收到反饋報(bào)文，說(shuō)明傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)未收到破壞或丟失，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端接收成功，否則需要根據(jù)反饋報(bào)文的數(shù)據(jù)報(bào)文ID，從緩存隊(duì)列中找到數(shù)據(jù)報(bào)文重新發(fā)送。發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖如圖7所示。

2.2 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)接收

遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端接入云通訊平臺(tái)后，接收到上位機(jī)的請(qǐng)求報(bào)文，分離出請(qǐng)求報(bào)文中雙方的通訊名進(jìn)行身份驗(yàn)證，防止誤接收。身份驗(yàn)證通過(guò)后，隨機(jī)生成8位隨機(jī)數(shù)形成響應(yīng)報(bào)文回應(yīng)上位機(jī)，同時(shí)8位隨機(jī)數(shù)作為數(shù)據(jù)報(bào)文的解密密鑰保存。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端接收到數(shù)據(jù)報(bào)文，首先對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行解密、解壓，然后將數(shù)據(jù)報(bào)文ID、生理數(shù)據(jù)包、校驗(yàn)值分離，校對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文ID是否連續(xù)、校對(duì)數(shù)據(jù)摘要是否一致。若校驗(yàn)通過(guò)，說(shuō)明生理數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中保持完整，然后根據(jù)報(bào)文類(lèi)型標(biāo)識(shí)符，將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)的緩存隊(duì)列中，否則將該條數(shù)據(jù)報(bào)文ID與反饋標(biāo)識(shí)符、發(fā)送次數(shù)形成反饋報(bào)文，發(fā)給上位機(jī)，要求重發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文。如果該條數(shù)據(jù)報(bào)文ID發(fā)送次數(shù)達(dá)到3次，那么作通訊異常處理，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端界面顯示錯(cuò)誤信息，提示用戶(hù)。

同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連續(xù)顯示，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端需要一個(gè)“工作者”實(shí)時(shí)監(jiān)控緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，當(dāng)隊(duì)列中緩存了數(shù)據(jù)時(shí)，“工作者”定時(shí)讀取數(shù)據(jù)、刷新界面顯示數(shù)據(jù)，這個(gè)“工作者”就是線程。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端中有2類(lèi)線程：用戶(hù)界面線程和工作者線程，工作者線程是輔助線程，負(fù)責(zé)完成后臺(tái)任務(wù)[20-21]。系統(tǒng)采用多線程技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)工作者線程，定時(shí)循環(huán)監(jiān)控緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端接收數(shù)據(jù)流程圖如圖8所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試

為驗(yàn)證本文提出的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸策略的有效性，將策略方法應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，多次進(jìn)行實(shí)例測(cè)試，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。廣域網(wǎng)環(huán)境下，以心電信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸為例，選擇2臺(tái)PC，一臺(tái)作為上位機(jī)，另一臺(tái)作為遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端，分別接入云通訊平臺(tái)，在各種條件下，對(duì)硬件監(jiān)測(cè)模塊采集的心電信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試。如圖9是某次試驗(yàn)同一時(shí)刻截取的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)軟件界面，其中圖9(a)是上位機(jī)采集顯示心電數(shù)據(jù)，并且同步向遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)的界面，圖9(b)是遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)端接收心電數(shù)據(jù)顯示的界面，對(duì)比發(fā)現(xiàn)：在截取圖片時(shí)間存在誤差的情況下，圖9(a)和(b)中的心電數(shù)據(jù)波形一致，波形平滑連續(xù)，無(wú)基漂，得到的心率數(shù)值也相等，數(shù)據(jù)延時(shí)較小，大概延遲半個(gè)心電波形。圖10顯示了數(shù)據(jù)在發(fā)送過(guò)程中的產(chǎn)生的時(shí)間延遲，數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)延在100 ms上下浮動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)狀況良好的情況下，本文提出基于云通訊技術(shù)的傳輸策略在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、完整性、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性方面，都滿(mǎn)足了多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的要求，傳輸方法安全穩(wěn)定。

4 結(jié)論

本文研究了遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸方面的問(wèn)題，以實(shí)時(shí)傳輸和真實(shí)再現(xiàn)生理數(shù)據(jù)為目的，提出并實(shí)現(xiàn)了一種新的基于云通訊平臺(tái)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)多生理參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸策略，重點(diǎn)研制了數(shù)據(jù)傳輸通訊協(xié)議、加密校驗(yàn)機(jī)制、反饋機(jī)制、多隊(duì)列數(shù)據(jù)緩存機(jī)制等多種傳輸機(jī)制，提高了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、?zhǔn)確性、完整性和實(shí)時(shí)性。策略方法經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)一系列的實(shí)例測(cè)試，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸穩(wěn)定、準(zhǔn)確，論證了該方法滿(mǎn)足監(jiān)護(hù)系統(tǒng)多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)要求，提高了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健壯性，在遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展前景遠(yuǎn)大。