CN102823294A - 用于在异构网络中进行快速链路层转递的方法 - Google Patents

Abstract

当在各无线接入技术（RAT）网络之间转递多模式患者监测装置（PMD）（28）时，一种服务接入点（AP）（12、16、72），通过所述服务接入点PMD（28）在RAT网络（RAT-1）上建立通信链接，允许PMD通过服务AP（12、16、72）与医院IP网络（18）建立通信。一种扫描接口（14、54、74、104）收集关于其他可用RAT网络（例如，RAT-2、RAT-3等）和其中的候选AP的信息。如果RAT-1通信的服务质量下降至低于预定的阈值水平，服务AP（12、16、72）向PMD（28）递送关于候选AP（22、24、26）和其RAT网络的信息。通过利用连续或定期地从服务AP（12、16、72）发送的信标信号，或者根据PMD（28）的请求，执行候选网络/AP信息的递送。PMD（28）选择一个候选网络（22、24、26）作为目标AP，并且发起向目标AP的转递。在这种方式中，将候选AP信息提供给PMD（28）的过程中不必活跃地搜索AP，因此节约了电池能源。

Description

用于在异构网络中进行快速链路层转递的方法

技术领域

本发明应用于患者监测系统，特别是应用于生理监测系统。然而，应当认识到，所描述的技术还可以应用于其他监测系统、其他医学保健信息采集方案、其他状态监测技术等。

背景技术

典型的无线患者监测系统（PMS）包括：1）一个或多个患者监测装置（PMD）；2）患者信息服务器（PIS）；以及3）患者数据库服务器（PDS）。PMD、PIS和PDS以A网络拓扑连接。通常，医院的IP网络为有线以太网络。PIS和PDS被连接到有线医院IP网络。将移动PMD连接至医院IP网络的无线接入网络可以基于专有的或标准化的局域网（LAN）技术，诸如IEEE 802.11。

PMD收集患者的生理数据（ECG、SpO2等）并将其发送至PIS，在那里分析和显示数据。来自患者的数据也可以被存储在PDS上。从患者监测器到患者信息显示服务器的数据发送横跨无线接入网络和有线医院IP网络。危重患者监测系统是错误敏感的，即它们仅能够容忍少量的发送错误；它们也是延迟敏感的，即它们需要在特定的延迟限度内将数据从PMD发送至PIS。PMD所需的关键性能是低功耗，这允许PMD在无需再充电或更换其电池的情况下运行长的一段时间。未来的医院网络部署将在给定场所提供超过一种无线接入技术并且下一代PMD将配备多种无线通信接口，本文将其称为多模式PMD，从而允许这些装置连接至这些异构接入网络。基于由Shin等人在“Reducing MAC Layer Handoff Latency in IEEE 802.11Wireless LANs”（MobiWac＇04，2004年10月）一文中所描述的机制的装置，尽管易于实施，但由于过时的缓存入口，不能防止对候选网络耗时并耗能的扫描。尽管这一机制可以提供有限的关于候选网络的信息，诸如接入点信道和MAC地址，但其不能提供额外的信息，诸如网络利用，而这些额外的信息对于智能接入网络决策是十分关键的。

尽管IEEE 802.21提供了一种用于接入网络信息的分配的感兴趣的架构，但其在PMS中使用的缺点包括缺少对收集信息的方式的描述，并且因此信息的质量依赖于实施方式并且可能是不足够的。另一缺点在于其信令开销可能需要针对专用无线技术的过多带宽。另外，遵循IEEE 802.21增加了功耗，例如扫描请求等，这不利于移动患者监测装置。

本申请提供了新的经改进的系统与方法，用于在时间上和能量上有效率地采集准确的邻近接入网络信息，其克服了上述问题和其他问题。

发明内容

如本文中所使用的，“服务”网络表示PMD当前所连接的网络，“候选”网络表示这样的网络，即被PMD评估为要转递的可能网络，而“目标”网络表示这样的候选网络，即已经被PMD选择要成为新的服务网络的网络。

根据一方面，一种对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换的方法，该方法包括在多模式患者监测装置与第一RAT网络（RAT-1）上的第一接入点之间建立第一通信链接，其中，患者监测装置经由所述第一接入点与医院互联网协议（IP）网络通信。该方法还包括收集关于患者监测装置能够通过其与医院IP网络通信的一个或多个其他候选网络（RAT-2）的信息、发送所述候选网络信息至患者监测装置，以及在患者监测装置与目标网络的第二接入点之间建立第二通信链接。

根据另一方面，一种便于对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换的系统，该系统包括多模式患者监测装置（PMD），该多模式患者监测装置建立与第一RAT网络（RAT-1）上的第一接入点间的第一通信链接，其中，所述患者监测装置经由第一接入点与医院互联网协议（IP）网络通信。所述系统还包括扫描接口（SI），该扫描接口被配置成收集关于患者监测装置能够通过其与医院IP网络通信的一个或多个候选网络（RT-2）的可用信息，其中，扫描接口被置于远离多模式患者监测装置。第一接入点将候选网络信息从扫描接口传送至患者监测装置。这种候选网络信息之后被PMD用于建立与目标第二接入点的第二通信链接。

根据另一方面，一种便于对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换的设备，该设备包括用于利用在多模式患者监测装置与医院互联网协议（IP）网络之间的第一RAT网络来建立和维持第一通信链接的器件，经由该器件建立和维持所述第一通信链接。该设备还包括用于收集关于患者监测装置能够通过其与医院IP网络通信的使用第二无线接入技术（RT-2）的一个或多个候选网络。另外，该设备包括用于将候选网络信息发送至患者监测装置的器件，以及用于在患者监测装置与目标网络的第二接入点之间建立和维持第二通信链接的器件。

一个优点在于为患者监测装置维持了服务的稳定品质。

另一优点在于节能的患者监测装置。

本领域技术人员在阅读和理解下文的详细说明之后，应当认识到本主题发明的进一步优点。

附图说明

附图仅用于例示说明各个方面，而不应解释为进行限制。

图1图示了一种系统，其包括共同定位在经由有线接口与医院IP网络硬连线的多模式AP中的AP和SI。

图2图示了一种系统，其包括共同定位在经由至遗留（legacy）的AP2的无线接口STA（例如，无线局域网等）与医院IP网络无线连接的多模式AP中的AP和扫描接口/无线站点（SI/STA)。

图3图示了一种具有单模式AP和单模式扫描装置（SD）的系统。

图4图示了一种具有单模式AP和多模式扫描装置的系统，所述多模式扫描装置扫描附近的网络并收集信息（例如，身份、通信协议、初始协议等）。

图5图示了一种方法，其用于在患者监测装置检测到其当前的通信链接的服务质量低于预定阈值水平时，对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换。

具体实施方式

为了克服上述问题，所描述的系统和方法将使用第一无线接入技术（RAT-1）的接入点（AP）与不同无线接入技术（RAT-2、RAT-3等）的一个或多个无线接口配对，所述接口在下文被称作扫描接口（SI）。SI的角色是编译关于RAT而非在AP地理附近的RAT-1的综合信息。该信息通过其服务AP被提供给多个无线PMD。这将PMD从必须执行大量的扫描中释放出来，因此降低了其功耗，同时为PMD提供关于其他可用网络的最新的信息，PMD可以切换到这些其他可用网络来确保患者监测不被打断。

图1图示了系统10，系统10包括AP 12和SI 14，其共同定位在经由有线接口20与医院IP网络18硬连线的多模式AP 16中。在一个实施例中，针对不同RAT的一个或多个SI 14物理地与AP 12共同定位。该组合的装置在本文被称为多模式AP 16。医院网络18与多个遗留的AP耦合，所述遗留的AP例如为AP122、AP224、AP326等。遗留的AP可以是单模式AP（如图所示），或者遗留的AP中的一个或多个可以是多模式AP。多模式PMD 28具有两个或更多个RAT接口，IF130和IF232，其中之一在给定时间被用于连接至多模式AP 16的AP 12。

多模式AP 16收集关于在其附近的被AP 12使用的RAT网络之外的RAT网络的信息，并将其存储在位于多模式AP处的数据库34中。多模式AP通过如下方式将该存储的信息提供给多模式PMD：（1）通过将信息包含在其信标信号中，或者（2）根据来自多模式PMD的请求通过特定开放系统互连（OSI）网路层2帧（layer 2frame）（例如，数据链路层帧、与IEEE802.11中“动作”帧相似的帧等）或更高层帧交换。在一个实施例中，多模式AP 16通过有线链接20连接至医院IP网络18。图1示出了具体的实施例，在该实施例中，两个接口IF1和IF2被设计用于分别利用RAT-1和RAT-2与多模式AP和其他AP进行通信。多模式AP包含用于RAT-1通信的AP和用于RAT-2通信的SI，同时遗留的AP 22、24、26利用RAT-2进行通信。

在一个实施例中，多模式PMD最初利用服务网络上的RAT-1连接至多模式AP。多模式AP连续或定期地发送信标信号，该信标信号包括关于利用RAT-2通信协议的候选网络的信息，诸如遗留的AP 22、24、26。所述信息可以包括例如AP身份信息、通信协议信息、会话启动信息、带宽可用性信息等。如果PMD确定其RAT-1通信链接微弱（例如，低于预定的可接受的阈值水平）并且运行在一个或多个候选网络上的遗留的RAT-2AP中的一个或多个提供了更好质量的服务，那么PMD选择候选AP作为目标AP，并切换至与目标RAT-2AP进行RAT-2通信从而继续与医院IP网络进行通信。在这种方式中，为PMD提供与医院IP网络持续的通信链接，而无需过多能量来活跃地在候选网络上搜索和评估信号质量形式的多个AP。服务的质量可以是例如信号质量、带宽可用性、链接可靠性等中的一个或多个的函数，但并不局于此。

在一个实施例中，PMD确定其服务质量低于预定阈值并请求所收集的关于其他可用网络的信息。在另一实施例中，PMD确定其服务质量低于预定阈值并搜索包含所收集的关于其他可用网络信息的信标信号。

根据一个实施例，与PMD耦合的患者可能在其停留的使用RAT-1网络的病房中有风险。在患者靠近RAT-1网络覆盖区域的边缘时，其使用的通信信号减弱，并且PMD从服务AP请求关于其他可用RAT网络的信息，PMD能够切换至这些其他可用RAT网络以维持与医院IP网络通信。或者，PMD定期或连续地通过服务AP发送的信标信号接收这样的信息。在这种方式中，PMD不需要消耗资源（例如，电池电源等）来活跃地搜索其他网络或AP。

应当理解，在各个实施例和本文的附图中描述的PMD、多模式AP、单模式AP、遗留的AP和医院IP网络中的每个都包括存储器或计算机可读介质（未示出）以及一个和多个处理器（未示出），存储器或计算机可读介质存储并且所述一个和多个处理器执行用于实现本文所述的各种功能、动作、步骤、方法等的计算机可执行指令。存储器可以是在其上存储控制程序的计算机可读介质，诸如磁盘、硬盘驱动器等。计算机可读介质的通用形式包括，例如软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其他磁存储介质，CD-ROM、DVD或其他任何光学的介质，RAM、ROM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、其变体，其他存储芯片或胶卷，或者处理器能够从其读取和运行的任何其他有形介质。在此背景中，本文所描述的系统可以在一个或多个通用计算机、（一个或多个）专用计算机、经编程的微处理器或微控制器和周边集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、诸如离散元件电路的硬连线的电子或逻辑电路、可编程的逻辑装置，诸如PLD、PLA、FPGA、图形卡CPU（GPU）或PAL等上实施或者实施为如上形式。

图2图示了系统50，系统50包括共同定位在经由至遗留的AP224的无线链接52（例如，无线局域网等）与医院IP网络18连接的多模式AP 16中的AP 12和SI/STA 54。在一个实施例中，针对不同RAT的一个或多个SI/STA 52物理地与AP 12共同定位（例如，在通用印刷电路板上、在单个外壳或单元内等）。医院网络此外与多个遗留的AP 22、24、26等耦合。遗留的AP可以是单模式AP（如图所示），或者额外的AP中的一个或多个可以是多模式AP。多模式PMD 28具有两个或更多个RAT接口，IF130和IF232，其中之一被用于在给定时间连接至多模式AP 16的AP 12。多模式AP 16收集关于在其附近的被AP 12使用的一个之外的RAT网络的信息，并将其存储于定位在多模式AP处的数据库34中。通过将信息包含在其信标信号中或根据来自多模式PMD的请求通过特定层2帧，多模式AP提供该存储的信息（例如，来自医院IP网络的网络信息）给多模式PMD。

在非AP RAT网络之一中，多模式AP的非AP接口之一被配置作为站点（STA）54，从而允许多模式AP充当无线代理节点。PMD 28包含分别用于RAT-1通信和RAT-2通信的两个接口IF1和IF2。多模式PMD最初可以通过RAT-1连接至多模式AP。多模式AP包括用于RAT-1通信的AP 12以及用于RAT-2通信的接口54，RAT-2用作SI也用作STA。

图3图示了系统70，系统70具有单模式AP 72和单模式扫描装置（SD）74。在一个实施例中，SI 14包含在单机SD 74中，单机SD 74定位或放置在单模式AP 72的附近，单模式AP 72包含单RAT接口AP 12。将单模式AP 72与SD 74配对从而使得SD 74从单模式AP 72附近的信号中收集RAT信息。单模式AP包含针对特定RAT（例如，RAT-1）的单接口（AP）12并且SD包含针对不同RAT（RAT-2）的一个接口（SI）14。医院网络18耦合至多个遗留的AP，例如，AP122、AP224、AP326等。遗留的AP可以是单模式AP（如图所示），或者遗留的AP中的一个或多个可以是多模式AP。多模式PMD 28具有两个或更多个RAT接口，IF130和IF232，其中之一被用于分别在给定时间连接至单模式AP 72的AP 12或连接至遗留的AP之一。

SD在单模式AP的附近创建RAT-2网络的邻域地图。信息被存储在医院网络18中的数据库服务器76中。在一个实施例中，AP 12从数据库服务器76检索其邻域信息并且通过将信息包含在其信标信号中或根据来自多模式PMD的请求通过特定“层2”帧或更高层帧，将该信息提供给多模式PMD28。在另一实施例中，多模式PMD经由至AP 12的RAT-1链接直接从数据库服务器76获取信息。

图4图示了系统100，系统100具有单模式AP 72和在附近扫描网络并收集信息（例如，身份、通信协议、初始协议等）的多模式扫描装置102。在一个实施例中，SI 14包含在单机多模式扫描装置（SD）中，该单机多模式扫描装置（SD）定位在单模式AP 72的附近，单模式AP 72包含单RAT接口AP 12。单模式AP 72和SD 74相互紧密邻近地放置从而使得SD 74从单模式AP 72的附近的信号中收集RAT信息。单模式AP包含针对特定RAT（例如，RAT-1）的单接口（AP）12并且多模式SD包含针对不同RAT（RAT-2）的一个接口（SI）14。多模式SD还包括非AP接口，该非AP接口在非AP RAT网络之一中被配置为站点（STA），从而允许多模式AP充当无线代理节点。医院网络18耦合至多个遗留的AP，例如，AP122、AP224、AP326等。遗留的AP可以是单模式AP（如图所示），或者遗留的AP中的一个或多个可以是多模式AP。多模式PMD 28具有两个或更多个RAT接口，IF130和IF232，其中之一被用于分别在给定时间连接至单模式AP 72的AP 12或连接至遗留的AP之一。

SD在单模式AP的附近创建RAT-2网络的邻域地图。该信息被存储在单模式AP 72的数据库服务器106中。在一个实施例中，AP 12从数据库服务器106检索其邻域信息并通过将信息包含在其信标信号中或根据来自多模式PMD的请求通过特殊层2帧或更高层帧，将该信息提供给多模式PMD28。在另一实施例中，多模式PMD经由至AP 12的RAT-1链接直接从数据库服务器106获取信息。

在另一实施例中，多模式SD包含针对不同RAT的两个或更多个接口，其中之一是使用单模式AP的RAT。多模式SD通过RAT-1连接至单模式AP。单模式AP从多模式SD检索针对RAT-2网络的信息并将其存储在本地数据库106中。通过将信息包含在其信标信号中或根据来自多模式PMD的请求通过特殊层2帧或更高层帧，单模式AP 72之后将该信息提供给多模式PMD。

图5图示了一种方法，该方法用于在患者监测装置检测到其当前通信链接的服务质量低于预定阈值水平时，对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络间进行转换。在120，在多模式PMD与第一RAT网络（RAT-1）上的第一AP（例如，服务AP）之间建立通信链接。PMD经由第一接入点与医院IP网络进行通信，所述PMD可以是多模式或单模式的。在122，收集关于患者监测装置能够通过其与医院IP网络通信的一个或多个其他候选网络（RAT-2）的信息。RAT-2网络和/或接入点信息可以被扫描接口（SI）收集，扫描接口（SI）被定位在多模式AP中或放置在单模式AP的附近。

在124，对PMD处的RAT-1服务质量是否处于或高于保证PMD与AP之间的可靠通信的预定阈值水平做出确定。如果是这样，那么该方法重新回到122以继续收集RAT-2网络/AP的信息。如果不是，那么在126，候选网络和/或AP信息被发送至PMD。候选网络/AP信息能够从SI直接被发送，或通过服务AP进行传送。在128，服务AP从PMD中接收关于从候选网络/AP中选择的（例如，目标）RAT-2网络/AP的指示或信号。在130，PMD开启PMD从服务AP向目标AP的转递。亦即，在PMD与目标AP之间利用第二无线网络技术（RAT-2）建立第二通信链接。

已经参考若干实施例描述了本发明。在阅读和理解上述详细描述之后，他人可以做出修改和变化。其意图是将本发明解释为包括所有这样的修改和变化，只要其落入了所附权利要求或其等要件的范围内。

Claims (20)

1.一种对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换的方法，其包括：

在多模式患者监测装置（28）与第一RAT网络（RAT-1）上的第一接入点（12、16、72）之间建立第一通信链接，其中，所述患者监测装置经由所述第一接入点与医院互联网协议（IP）网络（18）进行通信；

收集关于一个或多个其他候选网络（RAT-2）的信息，所述患者监测装置（28）能够通过所述一个或多个其他候选网络与所述医院IP网络（18）进行通信；

将所述候选网络的信息发送给所述患者监测装置；以及

在所述患者监测装置（28）与目标网络的第二接入点（22、24、26）之间建立第二通信链接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述RAT-1网络和所述RAT-2网络分别采用不同的无线接入通信协议。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所收集的信息包括服务质量信息，所述服务质量信息包括信号质量信息、带宽可用性信息以及链接可靠性信息中的一个或多个，并且其中，仅选择具有提供比所述第一通信链接的服务质量更好的服务质量的接入点的网络作为候选网络。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一接入点是能够在至少两种不同的RAT网络上进行通信的多模式接入点。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一接入点是能够在所述第一RAT网络（RAT-1）上进行通信的单模式接入点，并且所述方法还包括：

将所述单模式接入点（72）与收集关于所述一个或多个其他候选网络（RAT-2）的所述信息的扫描装置（74、102）配对。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括存储候选网络的信息于数据库（34、76、106）中，所述数据库处在以下中的一个或多个处：

所述医院IP网络（18）；以及

所述第一接入点。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于来自所述患者监测装置的请求，所收集的候选网络的信息利用适用于承载所述信息的层2帧被发送至所述患者监测装置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所收集的候选网络信息在从所述接入点（16、72）定期发出的信标信号中被发送至所述患者监测装置。

9.一种计算机可读介质，其承载用于控制处理器以配置和执行根据权利要求1所述的方法的软件。

10.一种便于对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换的系统，其包括：

多模式患者监测装置（PMD）（28），其在第一RAT网络（RAT-1）上建立与第一RAT网络（RAT-1）上的第一接入点之间的第一通信链接，其中，所述患者监测装置经由所述第一接入点与医院互联网协议（IP）网络（18）进行通信；以及

扫描接口（14、54、74、102），其被配置成收集关于一个或多个候选网络（RAT-2）的可用性信息，所述患者监测装置（28）能够通过所述一个或多个候选网络与所述医院IP网络（18）进行通信，其中，所述扫描接口被远离所述多模式患者监测装置定位；

其中，所述第一接入点将候选网络的信息从所述扫描接口转送至所述患者监测装置。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述RAT-1网络和所述RAT-2网络分别采用不同的无线接入通信协议，并且其中，所述第一接入点利用所述不同的无线接入通信协议传送所述候选网络的信息。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所收集的信息包括服务质量信息，所述服务质量信息包括信号质量信息、带宽可用性信息以及链接可靠性信息中的一个或多个，并且其中，所述扫描接口仅选择具有提供比所述第一通信链接的服务质量更好的服务质量的接入点的网络作为候选网络。

13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一接入点是能够在至少两种不同的RAT网络上进行通信的多模式接入点。

14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述第一接入点是能够在所述第一RAT网络（RAT-1）上进行通信的单模式接入点，并且其中，所述扫描装置（74、102）被紧密邻近所述单模式接入点放置。

15.根据权利要求10所述的系统，还包括存储候选网络的信息于数据库（34、76、106）中，所述数据库处在以下中的一个或多个处：

所述医院IP网络（18）；以及

所述第一接入点。

16.根据权利要求10所述的系统，其中，响应于来自所述患者监测装置的请求，所收集的候选网络的信息利用适用于承载所述信息的层2帧被发送至所述患者监测装置。

17.根据权利要求10所述的系统，其中，所收集的候选网络信息在从所述第一接入点（12、16、72）定期发出的信标信号中被发送至所述患者监测装置。

18.一种便于对患者监测装置在各无线接入技术（RAT）网络之间进行转换的设备，其包括：

用于在多模式患者监测装置（28）与医院互联网协议（IP）网络（18）之间利用第一RAT网络建立和维持第一通信链接的器件（12、16、72），经由所述器件（12、16、72）建立和维持所述第一通信链接；

用于收集关于利用第二无线接入技术（RAT-2）的一个或多个候选网络的信息的器件（14、54、74、104），所述患者监测装置（28）能够通过所述一个或多个候选网络与所述医院IP网络（18）进行通信；

用于将所述候选网络的信息发送至所述患者监测装置（28）的器件（12、14、16、72、74、104）；

用于在所述患者监测装置（28）与目标网络的第二接入点（22、24、26）之间建立和维持第二通信链接的器件（12、16、22、24、26、72）。

19.根据权利要求18所述的设备，其中，所收集的信息包括服务质量信息，所述服务质量信息包括信号质量信息、带宽可用性信息以及链接可靠性信息中的一个或多个，并且其中，仅选择具有提供比所述第一通信链接的服务质量更好的服务质量的接入点的网络被作为候选网络。

20.根据权利要求18所述的设备，其中，用于建立和维持所述第一通信链接的所述器件（12、16、72）是以下中的至少一个：

多模式接入点，其能够在至少两种不同的RAT网络上进行通信；

单模式接入点，其能够通过所述第一RAT网络（RAT-1）与收集关于所述一个或多个其他候选网络（RAT-2）的信息的扫描装置（74、102）进行通信；

其中，所收集的信息在如下中的至少一个中被发送至所述患者监测装置：

响应于来自所述患者监测装置的请求，适用于承载所述信息的层2

帧；或者

从所述接入点（12、16、72）定期发出的信标信号。

Images