在无线网络中使用辅助信道实现快速且高功效的关联的系统和方法技术方案

一种医疗系统包括采集和传送患者数据的一个或多个MBAN设备。所述医疗系统还包括一个或多个医疗体域网（MBAN）系统，每个MBAN系统包括经由短程无线通信与集线器设备通信所述患者数据的所述一个或多个MBAN设备，所述患者数据经由所述短程无线通信的所述通信在预定频谱内。所述集线器设备接收从所述一个或多个MBAN设备传送的患者数据并且经由更远程通信与中心监测站通信。所述一个或多个MBAN设备在一个或多个辅助信道上将关联请求发送到所述集线器设备，以使每个MBAN设备与所述MBAN系统相关联，所述辅助信道在所述预定频谱外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在无线网络中使用辅助信道实现快速且高功效的关联的系统和方法
本申请涉及用于监测患者的生理状态的医疗监测和临床数据设备。本申请具体应用于使用辅助信道实现与无线网络的快速且高功效的关联。
技术介绍
生理传感器、低功率集成电路和无线通信的快速发展已经使新一代医疗体域网（MBAN）能够用于监测患者。MBAN提供低成本的无线患者监测（PM），而不存在由有线连接（其能够阻绊医务人员或者能够脱落以致丢失医疗数据）引起的不便以及安全危害。在MBAN方案中，在患者身上或患者周围的不同位置上附接多个低成本传感器，并且这些传感器获取诸如患者体温、脉搏、血糖水平、心电图（ECG）数据等的患者生理信息的读数。通过至少一个近端集线器或网关设备协调传感器，以形成MBAN。集线器或网关设备使用例如符合IEEE802.15.4（Zigbee）短程无线通信协议的嵌入式短程无线通信无线电与传感器通信。由传感器收集的信息通过MBAN的短程无线通信被发送到集线器或网关设备，因此消除了对线缆的需要。集线器或网关设备将收集的患者数据经由有线或无线更远程链路传送到中心患者监测（PM）站，以进行集中处理、显示和存储。更远程网络可以例如包括有线以太网和/或诸如Wi-Fi或某些专有无线网络协议的无线协议。PM站可以例如包括电子患者记录数据库、位于护士站或医疗设施中其他地方的显示设备等。MBAN监测采集患者生理参数。依赖于参数的类型和患者的状态，采集的数据范围可以从重要的（例如，在监测进行健康养生的健康患者的情况下）到性命攸关的（例如，在重症加护病房的危重症患者的情况下）。正因如此，由于数据的医疗内容，对MBAN无线链路有严格的可靠性要求。然而，由于有限带宽或不受控制的干扰，用于医疗无线连接的当前频谱分配和管制不能满足MBAN的严格要求，包括医用级链路鲁棒性、超低功率消耗和低成本。诸如MBAN系统的短程无线通信网络往往易受干扰。短程网络的空间分布本性和通常自组织（adhoc）形成能够导致不同短程网络的大量空间交叠。为短程通信系统分配的短程通信信道的数量通常也受到政府管制、网络类型或其他因素限制。交叠的短程网络和有限的频谱空间（或信道的数量）的组合能够造成不同短程网络的发送之间的碰撞。这些网络也能够易受来自其他源（包括与短程网络系统不相类似的源）的射频干扰。已知采用频谱管制政策来增加频谱使用效率。一个趋势是将特别针对MBAN应用和服务的MBAN频谱分配为在初级基础上已经预先分配给其他服务的频谱的次级用户。例如，在美国，已经提议向作为次级用户的MBAN服务开放当前分配给其他服务的2360-2400MHz频带（MBAN频谱）。在其他国家，已经做出或期望做出类似的提议。MBAN频谱的宽带宽、抗干扰及良好的传播特性将满足针对医疗级连接的严格要求。为了实现在初级用户和次级用户之间的共存，将对次级用户的频谱使用提出一些限制（或频谱管制法规）。一个可能的限制能够是禁止次级用户发射，除非次级用户由分配的频谱协调器通过一些电子方式授权。例如，已经将电子密匙（E-Key）机制提议为针对正在施行中的FCC医疗体域网（MBAN）频谱管制的技术性法规的一部分。为了实现这点，分配的MBAN频谱将在次级基础上使用，这意味着MBAN系统将必须在该频谱中保护所有初级用户并且接受来自那些用户的可能干扰。为了保护初级用户，需要在MBAN频谱的使用上设置限制。例如，MBAN频谱仅能够由医疗保健设施内的MBAN设备在预定保护区域外使用。如果MBAN设备在保护区域外或不具有来自E-key的授权，MBAN设备只能在MBAN频谱外发送。这意味着只有当MBAN设备成功地从分配的MBAN协调器得到授权时，MBAN设备才能够在MBAN频谱内发送。在这个提议的解决方案中，计划使用针对MBAN服务的MBAN频谱的医院需要向分配的MBAN协调器登记。MBAN协调器将通过与初级用户的协调决定使用MBAN频谱是否可行，如果是，生成E-key以授权登记的医院使用MBAN频谱中的一些或全部。所有MBAN设备默认都不允许在MBAN频谱中发送，但是能够在MBAN频谱外或以其他频带（例如，2.4GHzISM频带）发送。登记的医疗保健设施将向其（室内）设施内所有活动的MBAN系统广播其从MBAN协调器获得的E-Key。一旦MBAN集线器设备从其登记的医疗保健设施接收了E-Key，将实现在由E-Key授权的MBAN频谱的部分或整体内的发送。MBAN集线器设备负责选择在其上运行的信道，并且可以经由信标发送通知其MBAN设备（或从设备）。在从设备成功地与MBAN系统相关联并且维持与MBAN集线器设备的连接之前，可以不允许从设备在MBAN频谱中发送。MBAN频谱的重要优势之一是，诸如IEEE802.15.4和蓝牙的当前商用2.4GISM频带低功率无线电解决方案能够在MBAN频谱中重复使用。为了与MBAN系统相关联，MBAN从设备必须采集关于附近活动的MBAN系统的信息，并且选择期望的MBAN系统以与其相关联。MBAN设备之后将切换到当前由选择的MBAN系统使用的信道，并且向期望的MBAN系统的集线器设备发送关联请求。集线器设备将确定是否允许这样的关联并且将其决定经由关联响应发送到MBAN设备。MBAN设备可以向集线器设备发送应答帧，以完成关联程序。当关联的MBAN设备失去其与集线器设备的连接时，可能必须通过类似的程序以重新加入其MBAN系统。例如，在IEEE802.15.4标准中，孤立设备（即，推断其与MBAN系统失去连接的MBAN设备）可以重置其介质访问控制（MAC）地址并且重复关联程序，或执行孤立设备重组（realignment）程序。在孤立设备重组程序中，孤立设备将执行允许其尝试重新定位并且与其集线器设备重新连接的孤立扫描。存在与在关联或重新加入（即，孤立设备重组）程序中使用的信道扫描技术共存的若干问题。为了使MBAN设备关联或重新加入MBAN系统，在MBAN设备成功地关联到集线器设备之前，要求MBAN设备在候选信道上主动发送。基于MBAN频谱的限制，这可能是不能接受的。如上文提到的，在MBAN设备通过E-Key从其MBAN集线器设备得到授权之前，很有可能所述限制将禁止MBAN设备在MBAN频谱中发送。而且，在关联程序和孤立重组程序期间，在MBAN设备成功地与其集线器设备建立连接，并且由集线器设备验证MBAN设备的识别（没有有效E-key可能不允许这样做）之前，MBAN设备必须发送关联请求/孤立通知帧。本申请提供了一种用于与无线网络快速且高功效地相关联的新型且改进的系统和方法，所述系统和方法克服了上文提到的问题和其他问题。
技术实现思路
根据一个方面，提供一种医疗系统。一个或多个MBAN设备采集并传送患者数据。一个或多个医疗体域网（MBAN）系统，每个MBAN系统包括经由短程无线通信与集线器设备通信所述患者数据的所述一个或多个MBAN设备，所述患者数据经由所述短程无线通信的通信在预定频谱内。所述集线器设备接收从所述一个或多个MBAN设备传送的患者数据并且经由更远程通信与中心监测站通信。所述一个或多个MBAN设备在一个或多个辅助信道上向所述集线器设备发送关联请求，以使每个MBAN设备与所述MBAN系统相关联，所述辅助信道在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.09 US 61/440,8891.一种医疗系统，包括：一个或多个MBAN设备(12、14)，其采集并传送患者数据；一个或多个医疗体域网MBAN系统(10)，每个MBAN系统包括：所述一个或多个MBAN设备(12、14)，其经由短程无线通信与集线器设备(16)传送所述患者数据，所述患者数据经由所述短程无线通信的所述传送是在预定频谱内的；所述集线器设备(16)，其接收从所述一个或多个MBAN设备(12、14)传送的患者数据，并且经由更远程通信与中心监测站(34)通信；其中，所述一个或多个MBAN设备(12、14)在一个或多个辅助信道上向所述集线器设备(16)发送关联请求，以使每个MBAN设备(12、14)与所述MBAN系统(10)相关联，所述辅助信道在所述预定频谱外；以及其中，MBAN频谱协议和辅助信道协议包括超帧结构，所述超帧结构至少包括关联期，在其中，所述集线器设备(16)切换到所述辅助信道，以用于能够的关联操作，所述MBAN频谱协议和辅助信道协议的各自的超帧结构彼此不同。2.如权利要求1所述的医疗系统，还包括：MBAN协调器(36)，其为所述一个或多个集线器设备(16)生成MBAN频谱授权，以授权在MBAN频谱中的患者数据的发送。3.如权利要求1和2中的任一项所述的医疗系统，其中，所述一个或多个MBAN设备(12、14)主动地或被动地扫描所述辅助信道，以接收关于所述一个或多个MBAN系统(10)的信息，所述信息包括所述一个或多个MBAN系统(10)的能用资源。4.如权利要求1和2中的任一项所述的医疗系统，其中，响应于接收关联请求，所述集线器设备(16)检查其能用资源，以确定是否接受所述关联请求。5.如权利要求4所述的医疗系统，其中，所述集线器设备(16)响应于接受所述关联请求，在所述辅助信道上向所述一个或多个MBAN设备(12、14)发送关联响应和MBAN频谱授权。6.如权利要求1所述的医疗系统，其中，所述超帧结构还包括以下中的至少一个：活动期，在其中，所述集线器设备和所述一个或多个MBAN设备(12、14)在MBAN频谱上与彼此通信；以及非活动期，在其中，所述集线器设备(16)和所述MBAN设备(12、14)都处于非活动状态。7.如权利要求1和2中的任一项所述的医疗系统，其中，所述集线器设备(16)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·王，M·高希，D·史密斯，H·翟，M·D·帕特尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：