Anritsu
Avtor: Kazuichi Ichikawa, pomočnik direktorja
V zdravstvenih ustanovah je treba upravljati velike količine podatkov – od slik do besedil, kar povzroča povečano povpraševanje po učinkovitem upravljanju podatkov, hitrejšem izmenjevanju in usklajevanju zdravstvenih informacij ter izboljšanem komuniciranju med zdravstvenimi delavci znotraj in zunaj teh ustanov.
Da bi zadostili tem potrebam, zdravstvene ustanove digitalizirajo zdravstveno administracijo in podatke ter uvajajo brezžično komunikacijo z uporabo brezžičnih LAN in Bluetooth® tehnologij.
Bluetooth s svojimi funkcijami za varčevanje z energijo je primeren za naprave, ki jih nosijo pacienti, in za medicinske naprave, ki prenašajo in sprejemajo majhne količine podatkov. Primeri vključujejo pulzne oksimetre, merilnike krvnega tlaka, termometre, elektrokardiografe in elektroencefalografe.
Brezžični LAN omogoča zelo hitro komunikacijo za prenos slik in videa, kar je idealno za opremo, kot so endoskopi in radiografska oprema.
Druga tehnologija, ki se uporablja v zdravstvenih ustanovah, je brezžični medicinski telemetrijski sistem (WMTS), ki uporablja namenske frekvenčne pasove za zmanjšanje radijskih motenj. Na centralnem monitorju v postaji medicinskih sester spremlja vitalne podatke pacientov, kot so srčni utrip (EKG), frekvenca dihanja, telesna temperatura in raven kisika v krvi hospitaliziranih pacientov. Oprema prenaša radijske signale na sprejemnik v sobi pacienta, nakar sprejemnik pošlje podatke na centralni monitor za prikaz.
Težave s komunikacijo medicinskih pripomočkov
Brezžične komunikacije so idealne za paciente, ki nosijo senzorje za zbiranje biometričnih podatkov, saj odpravljajo potrebo po kablih za prenos podatkov in olajšujejo nastavitev, dodajanje ali premikanje naprav. Vendar pa lahko pride do težav, kot so prekinitve komunikacije in zmanjšanje hitrosti prenosa.
Glavni problem brezžičnih LAN omrežij je prekrivanje radijskih kanalov, ki jih uporablja več naprav. Med frekvenčnimi pasovi, ki se uporabljajo za brezžična LAN omrežja, obstaja pas 2,4 GHz, ki podpira največje število naprav. Določenih je trinajst kanalov v intervalih 5 MHz, od 2412 MHz do 2472 MHz. Ker je pasovna širina kanala 20 MHz, se lahko za izogibanje motnjam s sosednjih kanalov uporabljajo le trije kanali v intervalih 5 kanalov, na primer 1, 6 in 11. Poleg tega lahko v zdravstvenih ustanovah motnje povzročajo tudi naprave v nadstropjih nad in pod njimi.
Druga ključna težava je povečanje števila naprav, ki uporabljajo brezžično LAN tehnologijo. V zdravstvenih ustanovah je veliko brezžičnih LAN naprav, vključno z osebnimi računalniki in tabličnimi računalniki, ki jih uporabljajo zdravniki in osebje. Tudi pacienti prinašajo naprave, kot so pametni telefoni in prenosne igralne konzole, ki lahko povzročajo radijske motnje ali preobremenijo omrežje. Preveč naprav v omrežju povzroča težave pri vzpostavljanju brezžične povezave in upočasnjuje komunikacijo.
Najpogostejši problem pri WMTS je odsotnost brezžične povezave zaradi prešibkega radijskega signala. Med vzroki so nizka napetost baterije v oddajniku, nepravilna pozicija antene, motnje drugih brezžičnih naprav ali virov šuma ter slabljenje signala zaradi dodatkov in sprememb v razporeditvi in podobno.
Prepoznavanje težav z brezžično komunikacijo
Komunikacijske težave v zdravstvenih ustanovah nastanejo predvsem zaradi motenj in slabljenja signala, kar lahko povzroči okvare medicinske opreme ali motnje v komunikaciji. Ker to lahko ogrozi varnost pacientov, je pomembno, da se ugotovijo in odpravijo vzroki takšnih težav. Brezžično komunikacijo je mogoče identificirati z naslednjimi postopki:
Z enostavnim merjenjem preverite moč radijskih valov. V brezžičnem LAN omrežju se preveri tudi število dostopnih točk, ki lahko sprejemajo podatke.
Za radijske signale, ki niso dovolj močni, lahko preureditev radijske opreme ali sprememba položaja predmetov, ki bi lahko ovirali širjenje radijskih valov, izboljša moč radijskega signala.
Če težave kljub zadostni moči signala vztrajajo, posumite na prisotnost motenj. Za identifikacijo morebitnih motenj in iskanje njihovega vira lahko uporabite spektralni analizator.
Po ugotovitvi vira motenj razmislite, kako rešiti problem motenj.
Primer preproste metode merjenja, ki temelji na uporabi brezplačne programske opreme za preverjanje moči signala brezžičnega LAN omrežja, je prikazan na sliki 2. Vsaka valovna oblika je povezana z imenom omrežja (SSID) in številko brezžičnega kanala.
Za aplikacije WMTS je osrednji WMTS monitor opremljen s preprosto funkcijo spektralnega analizatorja, ki omogoča merjenje signala sprejetih radijskih signalov.
Če je moč radijskega signala v brezžičnem LAN ali WMTS omrežju po rezultatih preprostih meritev zadostna, vendar težave s komunikacijo ostajajo, se domneva, da so vzrok motnje radijskih valov, ki jih oddajajo druge naprave.
Prepoznavanje motenj in njihovega vira
Z združevanjem spektralnega analizatorja z antenami, zasnovanimi za uporabo z merjenim radiofrekvenčnim pasom, je mogoče zaznati in vizualizirati radijske signale, ki povzročajo motnje v istem frekvenčnem pasu, poleg WMTS signalov in signalov brezžičnega LAN-a.
V primeru, ko je moč radijskega signala zadostna, vendar je komunikacija motena, se za zajemanje prehodnih in trenutnih sprememb radijske frekvence na mestu, kjer je prišlo do brezžične motnje, uporabi spektralni analizator v realnem času (RTSA). Ta preveri moč signala in motnje. Potrebnih je več meritev v različnih časih, saj se pogoji za širjenje radijskega signala razlikujejo glede na dan v tednu, uro dneva in odprta ali zaprta vrata.
V primeru, prikazanem na sliki 3, so signali opazni na kanalih 1, 3, 6 in 8 brezžičnega omrežja LAN, vendar se trije od teh kanalov prekrivajo z drugimi močnejšimi radijskimi valovi. Prisotni so strmi vrhovi zaradi Bluetooth naprav in radijskih signalov neznanega izvora v višjem frekvenčnem območju. Ti drugi radijski signali se lahko štejejo za problematične, zlasti če je brezžično LAN opremo mogoče prestaviti na drugo mesto, kjer ti drugi radijski signali izginejo ali se zmanjšajo in se komunikacija izboljša.
Ko je prisotnost motilnih valov potrjena, se lahko z vozičkom z baterijskim spektralnim analizatorjem in anteno, nastavljeno na frekvenco merjenih radijskih signalov, omeji območje, na katerem se pojavljajo motnje. Za nadzor merilnega postopka in zapisovanje rezultatov se uporablja prenosni računalnik. Voziček se premika po tlorisu oddelka, da se izmeri moč motenj na več točkah. Ker vir motenj morda ni na istem nadstropju, se meritve opravijo tudi na nadstropjih nad in pod oddelkom ter v sosednjih stavbah.
Vir motenj je mogoče identificirati z usmerjanjem visoko usmerjene antene v različne smeri. Nekateri spektralni analizatorji imajo funkcijo, ki z zvokom (tonom in glasnostjo) prikazuje moč sprejetega radijskega signala, kar omogoča učinkovito iskanje vira ne da bi spremljali zaslon ali podatke. Vir motenj je mogoče potrditi z izklopom napajanja ali prekrivanjem s prevodno folijo, da se preveri, ali motnje izginejo.
Prihodnje perspektive brezžičnega zdravstvenega varstva
Brezžični standardi se nenehno razvijajo, da bi zagotovili višje hitrosti in zmogljivosti. Naprave, ki so skladne s standardoma Wi-Fi 6E in Wi-Fi 7, bodo na primer omogočile krajše čase prenosa medicinskih podatkov in spremljanje zelo natančnih slik v realnem času. Hitri 5G z nizko zakasnitvijo v kombinaciji s hitrejšim brezžičnim LAN-om bo premagal omejitve razdalje, s katerimi se soočajo medicinske naprave in storitve.
Kombinacija 5G mobilnih komunikacij z žičnimi optičnimi vlakni omogoča izmenjavo slik visoke ločljivosti, kot sta 4K in 8K, v realnem času, kar prispeva k širjenju telemedicine. Telemedicina, ki uporablja to tehnologijo, lahko tudi deli videoposnetke pacientov med nujnim prevozom in zagotavlja boljšo zdravstveno oskrbo v oddaljenih območjih. Začeli so se tudi demonstracijski testi kirurgije na daljavo, pri katerih se za izvedbo dejanskega posega uporabljajo roboti.
Z vse hitrejšimi brezžičnimi komunikacijami postajajo tehnologije virtualne resničnosti (VR), obogatene resničnosti (AR) in mešane resničnosti (MR) vse bolj razširjene. Te tehnologije, ki se skupaj imenujejo XR, se lahko uporabljajo za medicinske preglede, izobraževanje, kirurško podporo in rehabilitacijo. AR/XR lahko na primer potrdijo lokacije dejanskih organov in krvnih žil pacienta, pridobljene s CT in drugo diagnostično slikovno opremo, da se izboljša učinkovitost kirurških posegov in izobraževanja.
Zaključek
Motnje so pomemben problem, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju brezžičnih omrežij za medicinske aplikacije. S tehnološkim napredkom brezžičnih tehnologij in vse večjo zasičenostjo spektra bodo motnje postale vse bolj problematične, zato jih bo treba zmanjševati z obsežnim testiranjem in skrbnim načrtovanjem. Anritsu ponuja široko paleto testne opreme in bogate izkušnje pri testiranju in ocenjevanju brezžičnih omrežij za medicinske ustanove in aplikacije, vključno s testnimi kompleti Bluetooth in WLAN, spektralnimi analizatorji, VNA in spremljanjem spektra do 5G, RAN in komunikacijskimi testnimi sistemi. Poleg tega je Anritsu v odličnem položaju za dobavo izdelkov za testiranje in ocenjevanje nastajajočih Wi-Fi in 5G Advanced standardov, ki bodo v prihodnjih letih postali prevladujoči.
Kot bistveni del IT infrastrukture zdravstvene ustanove bodo brezžične komunikacije v prihodnosti zahtevale uvedbo tehnologije, ki bo omogočala na primer hitre, zanesljive in stabilne povezave na kratke in dolge razdalje, nizko zakasnitev, celovito varnost, visoke hitrosti prenosa podatkov in video v realnem času.
Preskusna oprema za brezžične komunikacije v medicinskih objektih in aplikacijah
Anritsu ponuja dva ročna spektralna analizatorja: Field Master MS2080A, ki lahko meri frekvence od 9 kHz do 6 GHz in ima pasovno širino RTSA 40 MHz, ter Field Master Pro MS2090A, ki ima frekvenčni razpon od 9 kHz do več kot 9 GHz in pasovno širino RTSA 110 MHz.
Na voljo je več različnih anten za preiskovanje motenj. Anritsu ponuja tudi več različnih anten za preverjanje motenj.
