5G网络对远程医疗的影响.pdf

1 0 2 0 2 4年2期2 0 2 4年第4 6卷第2期5 G网络对远程医疗的影响张锁兴作者简介:张锁兴(1 9 9 1-),本科,中级工程师,从事无线网络规划和设计工作。(广东省电信规划设计院有限公司南京分公司 南京2 1 0 0 3 6)摘 要 随着第五代移动通信网络(5 G)规模性建设的完成,我国正在大力发掘5 G网络的实际应用场景。5 G网络的低延迟、高速率特性,刚好符合远程医疗发展的技术需求,文中通过分析5 G网络的特征及其在远程医疗中的应用,总结了5 G网络在远程医疗中遇到的挑战,并提出了解决方案。关键词:5 G;多址技术;远程诊断中图分类号 T N 9 2 9.5I m p a c t o f 5 GN e t w o r k so nT e l e m e d i c i n eZ HAN GS u o x i n g(G u a n g d o n gP l a n n i n ga n dD e s i g n i n gI n s t i t u t eo fT e l e c o mm u n i c a t i o n sC o.,L t d.,N a n j i n gB r a n c h,N a n j i n g2 1 0 0 3 6,C h i n a)A b s t r a c t W i t ht h ec o m p l e t i o no ft h es c a l ec o n s t r u c t i o no ft h ef i f t h-g e n e r a t i o nm o b i l ec o mm u n i c a t i o nn e t w o r k(5 G),C h i n a i s v i g o r o u s l ye x p l o r i n g t h ep r a c t i c a l a p p l i c a t i o ns c e n a r i o s o f 5 Gn e t w o r k s.T h e l o wl a t e n c ya n dh i g hs p e e dc h a r a c t e r-i s t i c so f 5 Gn e t w o r k s j u s tm e e t t h e t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t so f t e l e m e d i c i n ed e v e l o p m e n t.T h i sp a p e r s u mm a r i z e s t h ec h a l-l e n g e sa n d s o l u t i o n s e n c o u n t e r e db y 5 Gn e t w o r k s i n t e l e m e d i c i n e t h r o u g h t h e a n a l y s i s o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f 5 Gn e t w o r k sa n dt h e i ra p p l i c a t i o n i nt e l e m e d i c i n e.K e y w o r d s 5 G,M u l t i p l ea c c e s s,R e m o t ed i a g n o s i s0 引言5 G网络是一种传输速度更快、延时更低、网络容量更大的移动通信技术,比传统的4 G网络更加强大。5 G网络有着非常广泛的应用领域,如智能交通、智能制造、智能家居等。在医疗领域,5 G网络能为远程医疗提供支持,提供更加便捷、可靠的网络连接。传统医疗模式通常需要患者亲自前往医院就诊,这对部分行动不便或生活在偏远地区的患者而言非常不便。此外,传统医疗模式下的医疗资源有限,导致患者存在就医难、排队时间长等问题。远程医疗指通过利用网络和通信技术,实现远程传输和远程医疗服务。在部分偏远或医疗资源匮乏的地区,远程医疗可以提供及时的医疗服务,解决患者就医难的问题。目前,远程医疗在一些国家和地区已经得到了广泛应用,包括远程诊断、远程手术指导、远程监测等。5 G网络的高速率和低延迟特性,可以实现远程医疗数据的实时传输,医生可以通过远程视频通话和数据传输与患者进行实时交流,实现线上诊断。此外,5 G网络的大容量特性使得其可以支持更多的医疗设备和传感器连接,实现远程监护、远程手术指导等功能。这些潜力使得5 G网络在解决传统医疗模式存在的问题上具有巨大的应用前景。(1)提高医疗服务质量。5 G网络的高速传输和低延迟特性可以支持高清视频通信和实时数据传输,使医生和患者能进行更准确、及时的远程诊断和治疗。这有助于提高医疗服务的质量和效果。(2)降低医疗成本。通过远程医疗,患者可以避免长途奔波和住院的费用,同时降低医疗机构的运营成本。5 G网络的高带宽和大容量特性可以支持大规模的远程医疗服务,从而降低医疗成本。(3)提高医疗资源分配的公平性。5 G网络可以实现医疗资源的远程共享和调度,使得医疗资源能更加合理地被分配到各个地区和医疗机构。这有助于解决医疗资源不均衡的问题,提高医疗服务的覆盖范围和效率。(4)对医疗行业和患者的意义。5 G网络的应用可以推动医疗行业的数字化转型和创新,提升医疗服务的智能化水平。对患者而言,远程医疗可以提供更加便捷和舒适的医疗体验,减少长时间等待、排队等烦恼。1 5 G网络的架构和关键技术1.1 架构5 G网络的架构是云无线接入网络C-R AN。C-R AN是2 0 2 4年2期 1 1 一种新型网络架构,它将基站的无线前端功能R F和基带处理功能B B U分离,将B B U汇聚到一个或多个中央处理单元C U中。这种架构能有效提高网络的灵活性和扩展性,实现基站的虚拟化和集中化1。在C-R AN架构中,基站的无线前端功能被称为远程无线单元R RU,它负责无线信号的发射和接收。而基带处理功能被称为基带单元B B U,负责处理和调度信号。B B U通过光纤与C U连接,将处理后的信号传输到核心网。1.2 频谱利用技术在5 G网络中,有几种频谱利用技术可以使用。(1)频谱共享。5 G网络可以向多个用户或服务分配频谱资源,期间需要采用频谱共享技术。该技术可以提高频谱利用效率,减少频谱浪费现象的发生。(2)动态频谱接入。5 G网络可以动态配置频谱资源,采用动态频谱接入技术,根据实际需要进行动态配置。该技术可根据不同用户或服务的需要,灵活调配频谱资源,提高频谱利用效率。(3)多天线技术。5 G网络可以使用多天线技术,利用多个天线进行信号传输和接收,提高频谱利用效率。多天线技术能提高空间复用、波束赋形等信号传输方式的能力和速率。(4)载波聚合。5 G网络可利用载波聚合技术将多个频谱资源聚合起来,从而提高频谱利用效率。载波聚合技术能组合带宽更大、传输速率更高的频谱资源。这些频谱利用技术可以帮助5 G网络更有效地利用频谱资源,提高网络的容量和性能。1.3 多址技术多址技术(M u l t i p l eA c c e s s)是指在无线通信中使多个用户同时使用同一频谱资源的技术。在5 G网络中,有几种常见的多址技术可以使用。(1)正交频分多址(O F DMA)。O F DMA是一种在频域上进行多址传输的技术,其将频谱资源分成多个子载波,将不同用户的数据分配到不同的子载波上。该技术具有频谱利用高效、抗干扰性强的特点。(2)单载波频分多址(S C-F DMA)。S C-F DMA是一种在时域上进行多址传输的技术,它可对用户的数据进行时域分割,并将分割后的数据分配到不同的时隙上进行传输。该技术可以实现低功耗和低峰均比。(3)码分多址(C DMA)。C DMA是一种通过编码技术实现多址的技术,它将不同用户的数据进行编码,并将编码后的数据同时传输到频谱上。接收端再通过解码技术将自己所需的数据提取出来。该技术可以实现大容量传输,且具备较强的抗干扰性。这些多址技术可以根据不同的场景和需求进行选择和组合,以实现高效的频谱利用和多用户同时传输的能力。2 5 G网络在远程医疗中的应用2.1 远程诊断远程诊断是指通过远程通信技术,由医生对患者进行诊断和治疗的一种医学手段。在5 G网络下,远程诊断具备以下优势。(1)高清视频通信。5 G网络的高速传输和低延迟特性可以支持高清视频通信,医生可通过视频会议对患者进行远程诊断和治疗。医生可以对患者的症状和体征进行观察,做出初步诊断,并给出相应的建议和处理办法。(2)实时数据传输。5 G网络的高速传输能力可以支持实时数据传输,这使得医生可通过远程监测设备获取患者的生理参数、医学影像等数据,并进行实时分析和诊断。如此,患者的病情变化才能被及时发现并得到相应的处理。(3)远程手术。5 G网络的低延时特性可以支持远程手术,医生通过远程手术设备就能进行手术。在远程手术过程中,医生可以通过高清视频通信和实时数据传输获取患者的病情信息,并进行精确的手术操作。该技术可使医生在提高手术精度和安全性的同时,远离手术现场2。5 G网络在远程诊断中的应用,可以提供更高质量的通信和数据传输,使医生能更准确地进行诊断和治疗,为患者提供更好的医疗服务。2.2 远程手术指导远程手术指导指通过远程通信技术,使医生可以远程指导和监控手术过程。可以从以下几个方面完善5 G网络下的远程操作指导,充分发挥远程手术指导的优势。(1)高速传输和低延迟。5 G网络的高速传输和低延迟特性可以确保实时的视频传输和通信,使医生能准确地指导手术过程。(2)高清视频通信。5 G网络支持高清视频通信,医生可以通过高清视频实时观察手术过程,提供准确的指导和建议。(3)虚拟和增强现实技术。5 G网络的高带宽和低延迟特性可以支持虚拟和增强现实技术的应用,医生可以通过虚拟和增强现实技术远程进行手术指导。(4)远程设备控制。5 G网络可以支持远程设备控制,医生可以远程控制手术设备,实现远程手术指导和操作。2.3 远程监护远程手术指导指通过远程通信技术,医生可以远程指导和监控手术过程。在5 G网络下进行远程操作指导,可以从以下几个方面加以完善。(1)高速传输和低延迟。5 G网络的高速传输和低延迟特性可以确保实时的视频传输和通信,使医生能准确地指导手术过程。移动信息1 2 2 0 2 4年2期(2)高清视频通信。5 G网络支持高清视频通信,医生可以通过高清视频实时观察手术过程,提供准确的指导和建议。(3)虚拟和增强现实技术。5 G网络的高带宽和低延迟特性可以支持虚拟和增强现实技术的应用,医生可以通过虚拟和增强现实技术在远程环境中进行手术指导。(4)远程设备控制。5 G网络可以支持远程设备控制,医生可以远程控制手术设备,实现远程手术指导和操作。2.4 远程医疗教育远程医学教育是指通过远程通信技术,医生可以进行远程教学和培训工作。5 G网络下的远程医疗教育,具有以下优势。(1)高清视频传输。5 G网络的高速传输和低延迟特性可以支持高清视频传输,医生可以通过视频会议进行实时的教学和培训。学生可以观看医生的手术操作、诊断过程等,提高学习效果。(2)异地实习。学生在实际医疗操作和诊疗过程中,可通过异地通信技术参加实习。医生可通过视频会议指导学生进行手术操作、诊断等,提供实践机会和指导。(3)资源共享。远程医学教育能共享和合作医疗资源。医生和学生可以通过远程通信技术共享病例、研究成果等,促进医学知识的传播和交流。(4)跨地域培训。5 G网络的覆盖范围较广,可以实现跨地域的医学教育和培训。医生和学生可以在不同的地区通过远程授课和培训的方式来提高医疗教育的普及程度。在远程医疗教育中,5 G网络可以提供更高质量的教学和培训体验,促进医学知识的传播和医疗技术的进步。3 5 G网络对远程医疗的影响(1)实时数据传输。5 G网络的高速传输和低延迟特性,可以支持实时的数据传输,这对远程医疗非常重要。医生可以通过远程监测设备获取患者的生理参数和病情变化,并将信息实时传输到远程诊断中心进行分析和诊断。同时,医生还可以通过远程手术指导系统实时监控手术过程,提供准确的指导和支持。(2)医疗资源共享。5 G网络的高带宽可以支持大规模的数据传输,这使得医疗机构之间可以共享医疗资源。例如,一位专家医生可以通过远程视频会诊系统为多个地区的患者提供诊断和治疗建议,缩短患者的等待时间,降低就医成本。此外,医疗机构之间也可以共享医疗数据和研究成果,促进医学研究的发展和医学知识的传播。(3)医疗服务普及化。5 G网络普及,使远程医疗更受青睐。由于5 G网络的高速传输和低延迟特性,远程医疗可以在偏远地区和医疗资源匮乏的地方得到推广和应用。患者可以通过远程诊断和远程监护系统获得专业的医疗服务,不再需要长途跋涉就医。这将大大提高医疗服务的可及性和便利性,促进健康服务的普及化3。4 5 G网络在远程医疗中遇到的挑战和解决方案 (1)安全与隐私问题。由于远程医疗涉及患者个人健康数据,因此安全与隐私问题十分重要。解决方案包括通过技术手段确保患者资料的安全性和隐私性,如加密传输、身份验证、存取控制等。(2)网络覆盖与能力问题。远程医疗的关键因素是5 G网络的覆盖范围与能力。解决方案包括扩展网络基础设施、增加基站密度、优化网络资源分配等,以提供稳定和高质量的网络连接。(3)法律和监管问题。远程医疗涉及跨境数据传输和医疗执业许可等法律和监管问题。解决方案包括建立跨境数据传输协议、制定统一的医疗执业许可标准等,以保证远程医疗的合规性和可持续发展。5 结语通过5 G网络的应用,远程医疗可以获得极大的提升和优势。实时数据传输、医疗资源共享和医疗服务普及化是5 G网络对远程医疗的主要影响。同时,5 G网络在远程医疗中的应用也面临一些挑战,如安全和隐私问题、网络覆盖和容量问题、法律和监管问题等。总体而言,5 G网络对远程医疗的影响是积极的,且随着5 G网络的发展和普及,远程医疗将会得到更多的创新和发展。远程医疗将随着5 G网络的发展和普及而更具创新性。未来,可以期待更多的智能医疗设备和传感器的应用,提供更高效的远程医疗服务。同时,随着人工智能和大数据技术的发展,远程医疗诊断和治疗也会更加精准和个性化。此外,随着5 G网络的覆盖范围不断扩大,远程医疗将能更 好 地 服 务 于 偏 远 地 区 和 医 疗 资 源 匮 乏 地 区 的患者。参考文献1陈彪,龚海峰.5 G对远程医疗实现的价值J.信息与电脑,2 0 2 0,3 2(1 8):1 4 5-1 4 6.2 夏 凤 兰.一 种 基 于5 G网 络 的 远 程 医 疗 系 统 P.C N 2 0 2 0 1 1 5 1 1 4 1 9.5,2 0 2 2-7-8.3李定 样,李 长 胜,李 立 杰.基 于5 G网 络 的 远 程 医 疗 服 务J.数码世界,2 0 1 9(6):1 0.移动信息