全球首张基于弹性切片5G专网落地郑大一附院,这些医疗场景呼之欲出


“5G”浪潮席卷医院仅一年多。 回顾今年,我们可以看到世界上第一个5G支持的骨科远程手术在北京积水潭医院成功完成。中国首个基于5G的远程帕金森病“大脑起搏器”植入手术已在中国人民解放军总医院成功实施……所有这些成就无疑为“5G+医疗”的大规模应用奠定了良好的开端

然而,这些试点项目已经证明了5G技术在医疗中的可用性 然而,从实验室的着陆到实际应用场景,我们仍然需要一个完整的5G基础设施项目来支持“5G+医疗”在“现实世界”中的着陆

好消息是我们看到了突破 10月18日,郑州大学第一附属医院互联网医疗系统及应用国家工程实验室(以下简称国家工程实验室)与中国移动通信集团河南有限公司、中国移动成都工业研究院和华为技术有限公司共同创建了“基于弹性切片的5G SA全场景智能医疗网络”,这是世界上首个基于弹性切片的覆盖所有区域的5G全场景专用网络

根据国际通信协会的3GPP标准,基于5G SA核心网,本次发布的5G SA智能医疗专网采用端到端弹性切片技术。针对“院内院外”的整个医疗场景,提出了一种具有网络适配、网络感知和网络智能运维的5gsa医疗专网解决方案,实现了医疗专网与公共用户之间的网络安全隔离,能够很好地满足医疗行业用户对5gsa医疗专网的性能和安全需求

5G SA医疗专用网不再依赖4G,而是一个完整独立的5G网络。 与当前4G相比,5G SA网络模式是一个颠覆性的变化。其MEC+网络切片技术的应用能够真正实现网络带宽的动态感知、不同业务的相互隔离、网络性能的动态分配等功能。满足不同垂直行业对5GSN的定制需求

通过对郑大一附属医院5G SA医疗专网的现场对比测试,结果表明,在医院与其他地区互联的情况下,1G切片下载速率达到900Mb/s以上,上行速率达到180Mb/s以上,用户平均延时为8 ms 在网络负载较高的情况下,5G普通业务率下降60%以上,最大时延增加6倍以上,5G医疗专网服务质量指标正常,上行带宽保证率达到95%,下行带宽保证率达到90%以上,时延保证率达到99%

此外,5G智能医疗专用网是高度可部署和可复制的。经过这次实验,5G专用网在未来医院的部署将大大加快。

为了更深入地了解SA和弹性切片技术给医院带来的颠覆性变化,动脉网络(micro signal: vcbeat)的记者来到郑大义附属医院互联网医疗系统与应用国家工程实验室,与医院技术团队华为和移动进行沟通。 它的核心内容可以分为以下几点

SA专网如何为医院5G发展打下良好基础?

弹性切片技术带来了什么突破?

SA和弹性切片技术将带来哪些新应用?

SA专用网为5G全业务设定基调

5G技术有三大场景应用:EmB(增强的移动带宽,大大提高的上传和下载速度)、uRLLC(超可靠、低延迟通信,如无人驾驶服务)、mMTC(大众机器通信、多连接,可用于城市物联网) 5G网络部署有两种策略:独立网络和非独立网络 国安局网络的5G基站需要依靠4G,以4G基站为锚点来进行5G业务。 然而,服务协议网络的5G基站可以独立开展业务,而不依赖4G基站。 具体比较如下:

NSA和SA组网模式功能分析

从上图可以看出,NSA组网只专注于eMBB大带宽连接,可以满足互联网上公众用户的需求,但应用低延迟、大连接和网络切片等新技术需要SA组网架构。 然而,在医疗领域,mMTC和uRLLC对具有低延迟的远程手术和具有大规模设备连接的移动医疗服务的需求很高。

郑大义附属医院正式部署了基于服务协议组网模式和弹性切片技术的端到端医疗专网 智能医疗专网用户与4G公共用户服务和5G普通公共用户服务完全隔离,不会受到公共用户服务的影响,保证了医疗专网的高安全性

网络隔离能力来自医疗专用网络本身的架构特征 郑大义附属医院部署的特殊医疗网络包括三个渠道,即专属渠道、优先渠道和普通渠道。其中,独家渠道和优惠渠道可以保证二语习得,保证医疗服务质量

SLA表示运营商可以为用户提供的服务级别,包括带宽、延迟、抖动、丢包、安全性、可靠性等。 在5G时代,垂直行业对网络尤其是承载网络提出了更高的要求,包括大带宽、低延迟、高可靠性等。 如何提供一个有前途的二语习得是促进垂直行业5G商业化成功的关键。 5G智能医疗专用网可以通过基于弹性切片的二级服务协议管理、基于智能路由的二级服务协议可控性和基于NCE+iFIT的二级服务协议可视化实现二级服务协议承诺

一般来说,专用管道就像医院拥有的私家车,医院单独享有的贵宾通道 该信道可以为医院提供全职专用网络服务,与公共用户网络完全隔离,承载医院的所有服务和应用。

在实践中,专用信道通常用于医院和医院间的场景,以将医疗服务与公共互联网服务隔离开来。医院间服务和公共网络隔离 管道可以保证医疗数据不被出院;在3秒钟内下载一张电脑断层扫描或核磁共振成像图像(800兆字节);提供50毫秒的音视频服务交互延迟和20毫秒的远程超声控制服务延迟

相比之下,优先级管道针对的是一些意外事件,例如移动急救和紧急护理转移,类似于出租车的角色 在整个系统中,优先管道为移动救援提供临时专用管道,优先考虑前端急救,为患者争取更多的治疗时间。

智能医疗网络的四种业务场景

为了实现各种数据的安全传输,医疗专用网本身的安全性也非常关键 一方面,5G安全标准自然高于4G,如256位加密算法、用户级安全策略、统一认证等标准要求5G具备更好的防火能力。另一方面,由于并行管道和数据分包,即使专用网络受到攻击,黑客也只能获得分散的、不可组合的数据,从而极大地保证了用户的信息安全。

灵活切片改变医院数据传输流程

郑大义附属医院5G医疗专用网的另一个主要特点是华为创造的灵活切片技术 切片的粒度为业内最高的1G,是业内粒度的3倍。其灵活的设计可以确保医院能够根据带宽需求调整网络,并根据需要和部署实施精细的网络管理。

华为研究人员表示:“过去,医院和其他受试者在购买带宽之前无法准确计算带宽。只有在使用它之后,他们才知道带宽是否足够。”

在弹性切片下,企业可以提前计算出企业对带宽的需求 使用时,带宽可以通过设置动态分配 例如,如果门诊人数在上午8点到10点之间相对较大,那么我们可以在此期间提取超过空个部门的带宽,并将其分配给门诊 在这样的架构下,有限的带宽将被精确分配以最大化资源的利用效率,而医院只需要建立一个峰值带宽以合理的价格部署5G网络。

此外,在FlexE切片下,上行和下行分组传输过程已经从过去的逐分组传输机制改变为严格的时分复用调度机制

如下图所示,FlexE通过对每个合同进行切片来确认每个数据包的组成。实际上,它的组成应由医院不同服务的带宽要求决定 在这种模式下,即使数据包不是满的,也会正常发送出去。 该订单确保不同的医疗服务可以并行发送,并避免紧急服务的高延迟

在网络拥塞的情况下,由FlexE分隔的独立发包管道可以将独特的医疗服务与其他医疗服务硬管道隔离开来,优先保证独特医疗服务的低延迟、高效率。 此外,即使网络中的其他服务拥塞或受到攻击,相互隔离的合同发布管道也可以确保医疗切片中的服务不会受到影响。

这样,紧急服务数据可以避免排队等候

以远程咨询为例。5G医疗专网加弹性切片可以实时采集和监控主医院与分支机构之间的网络延时,选择网络中的低延时路径,并在网络环境恶化、延时变长时及时调整,保证服务延时始终不受影响

一般来说,我们可以将基于弹性切片的专用网络的优势总结为以下6点:

1,5G医疗专用网络取代医院的WiFi网络,满足医院高质量无线接入的需求;

2。利用5G切片和边缘计算技术实现个人互联网接入和医院数据中心互联网接入的集成;

3。引入先进的公共云技术可以解决医院自建IDC成本高、运维水平低的问题。

4。数据未出院的区域,以确保医院数据的云安全;

5、速度快、带宽大,满足医院综合人工智能能力的需求,加快变革,提高医院诊疗水平;

6。端到端网络切片,确保医疗服务数据的可靠性,支持院内、院间和院外医疗服务;

从生与死的接力到万物的互联,5G首先可以应用在哪里?

谈到需求,我们必须首先了解5G技术的当前发展。

自2018年底5G标准R15冻结以来,各企业在5G应用领域做出了巨大努力 然而,R15标准主要集中在EmB上,也就是说,建设的重点是大带宽。 这将大大提高下载速度和数据传输安全性。

R16以后的目标将是大规模机器通信和超低延迟 在未来,5G将推动未来医院运营和整体演进模式的变革。例如,5G可能突破诊断和治疗的区域界限;目前的医疗结构将逐步转变为卫生管理中心的区域医疗中心模式。

那么,在这样的特征下,哪些技术可以首先应用?国家工程实验室的工作人员谈到了以下方向 (那么,在这种特性下,哪些应用程序可以率先实现和着陆?)

远程急救

院外场景中的远程急救是现有条件下需求最轻、实施速度最快的应用之一 虽然现有的急救车辆已经配备了大量的检查设备,但是由于带宽的限制,很多数据只能在设施相对简单的急救车辆上处理,不能及时传输到医院进行实时诊断。5G无疑可以解决这个问题

根据郑大义附属医院SA专网的部署,救护车的回程带宽将达到50M,可以满足4K视频下远程会诊的需求。 在这种情况下,一旦患者上车,他的电子病历信息和实时检测信息将会第一时间传输到医院,医生可以通过高清视频清晰观察患者的身体状况,从而制作出更加准确的检查表格。 此外,智能城市下的5G网络将为急救车辆规划最快的路线,以便为患者寻求更多的救援时间。

互联网医院和远程咨询

5G主要包括互联网医院的两点 一方面是为患者提供更加丰富的远程咨询服务;另一方面,它是为互联网医院服务提供商提供高带宽、低延迟和安全的医疗线路。

在无线网络的情况下,网络医院更有可能为病人提供简易的询问服务。随着5G的普及,医生可以与4K或更高分辨率的患者交谈,如皮肤病、眼病等疾病。只有按照医生的要求,病人才能在一定程度上完成诊断。

因此,5G对互联网医院的意义在于通过增强手机的超高带宽特性,优化互联网医疗流程,扩大其服务范围。

远程会诊还利用大带宽的特点,帮助医生更清楚地了解病人的病情,获得更多的病人信息。 基层市民将因此享受专家医疗服务。

5G

下的医院管理在当前的技术模式下,5G医院管理具有实现无人监控和机器人医疗指导的优势 对于这样规模的医院,郑大义附属医院,应对10,000名住院患者进行实时数据监测。4G模式下的网络架构会产生巨大的费用,而其刚性带宽会造成网络资源的极大浪费。

相比之下,由灵活切片支持的服务协议专用网络可以连接更多设备,并提供更稳定的网络传输服务。同时,医院在网络建设成本上的投资将更加合理。 此外,只要部署5G,该地区的医院和诊所就可以快速接入智能医疗专用网,同时可以灵活配置专用网的切片带宽,以满足不同类型医院不同服务的高、中、低配置需求。

未来,5G支持的医院可能会应用更多的本地云来降低医院对硬件成本的需求。这种模式也将大大降低医院的运营成本。

综上所述,5G医疗专用网只是一个基础设施,但通过人工智能、云计算等技术的结合,5G可以使后者在新的场景中发挥更有效的价值。 随着5G技术的基本发展,未来的医学生态和模式将会随着低延时和万物互联的实现而改变。

写在结尾

深度学习起源于40年前,但直到GPU、现场可编程门阵列、专用集成电路和其他芯片成为计算中心,整个技术才从理论走向现实。 现在5G正扮演着“芯片”的角色,为相关应用的发展奠定了良好的基础。

因此,在医疗领域,即使没有杀手级应用,5G仍有很大潜力改变医疗模式。 正如浙江数字研究所研究员姜伟所说:“基础设施决定上层应用的着陆速度 “5G作为一种基础架构,必须先于并指导应用程序 基础设施建设的完成也将导致应用程序的开发。

正如4G在10年前得到推广一样,很少有人能看到技术在未来可能带来的巨大变化。 除了诸如医院专用网络建设、互联网医院和远程会诊、远程急救等5G医疗应用之外,5G和虚拟现实/虚拟现实(VR/AR)、高清医学图像、触觉反馈、可穿戴设备和人工智能的结合,可能真正打破医生在提供医疗服务时面临的地理和时间限制,尤其是在未来。

精准轮换,传递扶贫工作接力棒