CN102845090B - 具有基于密钥的频谱使用状况控制的医学人体区域网（mban） - Google Patents

Abstract

一种医学人体区域网（MBAN）系统（10），其包括经由短程无线通信进行相互通信的网络节点（12，14）。初级用户数据库（46）包含关于初级用户对受限频谱的使用状况的信息，其中，所述MBAN系统是所述受限频谱的次级用户。电子密钥生成引擎（44）包括配置用于基于所述初级用户数据库的内容生成电子密钥（E密钥）（50）的数字处理装置，所述电子密钥指示是否允许所述MBAN系统使用所述受限频谱。MBAN应用服务器（40）配置用于分配E密钥给所述MBAN系统。所述MBAN系统包括频谱控制子模块（52），所述频谱控制子模块包括配置用于至少部分基于所述E密钥是否批准所述MBAN系统使用所述受限频谱来选择所述短程无线通信的工作信道或频率的数字处理器。

Description

具有基于密钥的频谱使用状况控制的医学人体区域网（MBAN）

本申请要求2010年4月13日提交的美国临时申请No.61/323495的权益。通过引用将2010年4月13日提交的美国临时申请No.61/323495的全文并入本文。

技术领域

下文涉及医学监测领域、无线通信领域以及相关领域。

背景技术

医学人体区域网（MBAN）采用无线连接替代了将医院患者束缚到其床边监测单元的凌乱的电缆。这样做提供了低成本的无线患者监测（PM），又不会出现因有线连接而面临的不便和安全危害，有线连接可能绊倒医务人员，还可能断开连接，以致于丢失医学数据。在MBAN方案中，将多个低成本传感器附着到患者身上或者周围的不同位置上，这些传感器取得患者生理信息的读数，例如，患者体温、脉搏、血糖水平、心电图（ECG）数据等。可以通过至少一个邻近的集线器或网关装置配合所述传感器，以形成所述MBAN。所述集线器或网关装置采用嵌入式短程无线通信无线电来与传感器通信，例如，所述短程无线通信无线电遵守IEEE802.15.4（Zigbee）短程无线通信协议。通过所述MBAN的短程无线通信将所述传感器收集的信息传送至所述集线器或网关装置，从而消除了对电缆的需求。所述集线器或网关装置将所收集的患者数据通过有线或无线的较长程链路传送至中央患者监测（PM）站，以供集中处理、显示和存储。例如，所述较长程网络例如可以包括有线以太网和/或无线协议，例如，Wi-Fi或者某一专用无线网络协议。例如，PM站可以包括电子患者记录数据库、位于护士站或医学机构的其他位置的显示装置等等。

MBAN监测采集患者生理参数。根据参数的类型和患者的状态，所采集的数据的重要性范围可以从重要（例如，就正在接受健康养生的健康患者的监测而言）一直到生死攸关（例如，就重症监护室中的病危患者而言）。一般而言，鉴于数据的医学内容，对MBAN无线链路具有严格的可靠性要求。

由于在医院或者其他医学机构中MBAN系统变得越来越常用，因而频谱利用也随之增多。这一点能够通过向MBAN应用分配更多的频谱来解决。然而，所分配的频谱应当具有适于传输重要医学数据的“高质量”。非常渴求这样的频谱。例如，MBAN应用和航空移动遥测技术（AMT）都希望使用2360-2390MHz频谱（下文简称“MBAN”频谱）。在美国已经提出了，作为次要选择将2360-2400MHz分配给MBAN，而AMT则是2360-2390MHz频谱的初级用户。在这样的方案中，政府规程将要求次级MBAN用户保护2360-2390MHz频谱空间中的初级AMT用户，并且接受来自该频谱空间内的这些初级用户的可能的干扰。

为了实现初级用户和次级用户之间的共存，要对次级用户的共享频谱的使用施加某些限制（或频谱规程管制）。例如，一种可能的限制是将频谱的次级使用局限于仅在经批准的（室内）设施内使用，并禁止次级业务进行室外使用。另一种可能的限制是实现隔离带，所述隔离带是围绕AMT场所的区域，通过定义所述区域确保MBAN系统和AMT接收器之间的分离距离。为了避免对AMT接收器造成干扰，即使将MBAN操作限制在保健设施内，也提出在这样的隔离带内禁止部分或整个2360-2390MHz频谱内的MBAN操作。

为了促进对医院或其他医学机构内的MBAN系统的增强的使用，有人提出专门为MBAN业务分配更宽的2360-2400MHz波段（“MBAN频谱”）。在美国，联邦通信委员会（FCC）2009年6月采纳了提议的MBAN规则制定通知（NPRM）。考虑到所述MBAN频谱的宽带宽、无干扰和良好的传播特性，如果将所述MBAN频谱分配给MBAN用途，那么对于MBAN应用而言，采用所述MBAN频谱提供医学级连通性将是有利的。

然而，所提出的将所述MBAN频谱分配给MBAN用途只是在次级基础上实行的，这意味着政府规程将要求MBAN用途保护所述MBAN频谱内的所有初级用户，并且接受来自这些初级用户的可能的干扰。所述MBAN频谱内的当前初级用户包括业余无线电（2390-2400MHz）、航空移动遥测（AMT）（2360-2395MHz；注意目前AMT只使用了2360-2390MHz）以及无线电天文学（2370-2390MHz）。

为了保护初级用户，尤其是在AMT场所，在美国提出使2360-2390MHz波段内的MBAN操作仅局限在保健机构内。在所提出的这一管制方案中，只有MBAN装置位于保健机构内时才允许其在2360-2390MHz内工作，如果MBAN系统移动到外面，那么根据所提出的这一方案将要求其切换至2360-2390MHz波段以外的新信道。此外，提出了围绕AMT场所的区域的隔离带，定义隔离带以确保MBAN系统和AMT接收器之间的分离距离。为了避免对AMT接收器造成干扰，即使将MBAN操作限制在保健机构内，还提出在这样的隔离带内禁止部分或整个2360-2390MHz频谱内的MBAN操作。

希望基于人工操作遵守这样的管制方案，而且应当严格遵守所述方案。然而难以通过人工的方法确保严格的遵守，其原因至少在于（1）MBAN频谱使用是不可直观感知的；（2）一些MBAN系统是移动的；（3）所述的人工遵守分布在很多人事部门内，例如，医生、护士、医院员工等。

在所设想的人工方法中，在保健专业人员指示MBAN系统在医学机构内对患者进行监测时，护士或其他保健工作人员将人工启动集线器装置，从而基于FCC规程使用部分的或者全部的2360-2390MHz频谱。尔后，如果患者要移动到保健机构以外，例如，因为出院，那么保健工作人员将通过人工操作使集线器装置停用2360-2390MHz频谱。可以通过在集线器装置上人工输入口令或者通过使集线器装置与特定装置连接（例如，将USB密钥插到集线器装置上）而实施所述的人工启动/停用，在集线器装置上或者所述特定装置上运行的程序能够自动启动/停止所述集线器装置对2360-2390MHz频谱的访问。

然而，这样的人工管理方法采用了相当多的工作人员干预，显著降低了医院中的流程效率。而且，人工管理也不灵活，还可能无法有效地应付移动AMT场所（例如，为了保护移动的AMT场所或车辆可能时常界定临时的隔离带）。

下文提供了能够克服上述问题和其他问题的新的改进的设备和方法。

发明内容

根据所公开的另一方面，一种医学系统包括：包括经由短程无线通信进行相互通信的多个网络节点的医学人体区域网（MBAN）系统，所述MBAN系统包括频谱控制子模块，所述频谱控制子模块至少部分基于电子密钥选择所述短程无线通信的工作信道或频率，所述电子密钥指定对于所述短程无线通信的可用频谱。

根据所公开的另一个方面，一种方法包括：对包括多个网络节点的医学人体区域网（MBAN）系统进行操作，所述多个网络节点经由短程无线通信在所选择的工作信道或频率进行相互通信；从默认频谱选择所述工作信道或频率；以及在所述MBAN系统具有批准使用额外频谱的电子密钥的情况下，从包括所述默认频谱和所述额外频谱的扩展频谱中选择所述工作信道或频率。

根据所公开的另一方面，一种医学系统包括：医学人体区域网（MBAN）系统，其包括经由短程无线通信进行相互通信的多个网络节点；初级用户数据库，其包含关于初级用户对受限频谱的使用状况的信息，其中，所述MBAN系统是所述受限频谱的次级用户；电子密钥生成引擎（44），其包括配置用于基于所述初级用户数据库的内容生成电子密钥（E密钥）的数字处理装置，所述电子密钥指示是否允许所述MBAN系统使用所述受限频谱；MBAN应用服务器，其配置用于分配E密钥给所述MBAN系统；其中，所述MBAN系统包括频谱控制子模块，所述频谱控制子模块包括配置用于至少部分基于所述E密钥是否批准所述MBAN系统使用所述受限频谱来选择所述短程无线通信的工作信道或频率的数字处理器。

一个优点在于次级用户和初级用户在共享频谱空间内的安全共存。

另一个优点在于对频谱进行更为有效的利用。

另一个优点在于，在保持各个次级用户严格遵从初级用户的访问权的同时，使初级和次级用户有原则地使用无线通信频谱。

在阅读并理解了下述具体实施方式后其他优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。

附图说明

图1示意性地示出了在包括文中所公开的中央频率速变子系统的医学环境背景下的医学人体区域网（MBAN）系统。

具体实施方式

本文公开了一种基于电子密钥（即，“E密钥”）的频谱使用管制方案，其需要很少或不需要人工干预，并且与人工管理方案相比仅适度增加了MBAN系统的复杂性。在一些实施例中，所述电子密钥管制机制用作分级解决方案，其中，通过分配的MBAN协调器维护E密钥生成，E密钥分配由MBAN应用服务器维护，并且E密钥管制集成到MBAN集线器装置中（例如，其可以包括身体上的悬挂物、床边监视器等）。该方案提供了有效的MBAN频谱访问控制，在适当的实施例中，其提供单个界面给AMT用户以简化协调过程并控制AMT机密信息访问，并带来了灵活性以便根据情况定义隔离带。

在一些实施例中，E密钥生成过程支持了（leverage）无线医学遥测服务（WMTS）数据库理念，并且E密钥生成过程由所分配的MBAN协调器维护，以提供单个界面给AMT用户。这简化了MBAN频率协调，促进了机密AMT信息访问控制，并确保了MBAN用户不能访问AMT信息。在适当的实施例中，所述E密钥生成部件包括存储由AMT用户提供的AMT信息的AMT数据库，存储由来自MBAN应用服务器的MBAN信息的MBAN数据库，和生成针对每个保健机构的E密钥的E密钥生成引擎。所述生成引擎适于由网络服务器、计算机、数字处理装置等实现。在一些这样的实施例中，AMT用户能够访问MBAN频谱使用状态，这对于移动AMT场所最优化是有用的。

AMT数据库包含从AMT用户接收的输入。AMT数据库的内容优选被E密钥生成算法访问，而不被MBAN系统访问，这提供了对AMT机密信息的访问控制。可以包括在AMT数据库中的一些合适的AMT信息包括：每个AMT场所的位置和联系信息；每个AMT场所的频率范围（或者更一般地，使用的频谱）；AMT部署形式（例如，固定的或移动的场所）；所述AMT用途的时间段（对于移动场所而言）；以及AMT场所接收器特性（例如，天线增益、高度等）。

E密钥生成引擎负责基于来自AMT和MBAN数据库的参数生成针对每个注册的保健机构的E密钥。所述生成引擎具有灵活性以根据具体情况进行最优化，并且对移动AMT场所的建立进行快速响应。只要隔离带的计算是E密钥生成算法的可选部分，E密钥生成引擎就可以负责隔离带确定。隔离带确定可以基于模拟和/或场测量，或者，备选地，可以预定义隔离带的地理范围（例如，E密钥生成引擎可以接收隔离带的地理延伸范围（作为由驻留在隔离带内的AMT用户提供的输入））。每个保健机构的E密钥信息（在一些合适的实施例中，为每个保健机构生成E密钥）可以包括：保健机构标识（ID）；可用MBAN频谱的频率范围；以及E密钥的过期时间。

MBAN数据库包含从MBAN应用服务器（安装在经注册的保健机构中）接收的输入。MBAN数据库的内容可被E密钥生成引擎访问，并且任选地，可被AMT用户访问，因为该信息可能对移动AMT场所最优化和监测MBAN的频谱使用状况是有用的。适于包含在MBAN数据库中的一些MBAN信息包括：诸如物理地址、位置、联系信息、建筑高度、环境（例如，城市或乡村）的医院信息；MBAN的数量；以及MBAN装置的信息，例如：设备类型、制造商、部署形式（例如，固定的或移动的）；发射（TX）功率，例如，使用有效辐射功率（ERP）度量或其它合适度量量化的发射（TX）功率；以及发出的E密钥。

MBAN应用服务器负责E密钥分配。合适的分配过程是这样的：从MBAN数据库获得E密钥；等待来自MBAN数据库的E密钥更新命令或周期性地从MBAN数据库检索E密钥更新命令；为每个注册的MBAN生成E密钥；并且将所述E密钥分配给注册的MBAN集线器装置。在所生成的E密钥中可用的MBAN频谱的频率范围适当地与来自MBAN数据库的E密钥中的频率范围参数相同，或者是来自MBAN数据库的E密钥中的频率范围的子集。E密钥分配可以如下执行。对于具有回程链路（即，到医院网络或其它相关通信网络的链路）的MBAN集线器装置，所述MBAN应用服务器周期性地发送E密钥刷新命令以刷新存储在这些集线器装置中的E密钥。对于没有回程链路的MBAN集线器装置，可以使用人工管理来更新所述E密钥，例如，人工输入E密钥到所述集线器装置或者插上输送E密钥到所述集线器装置的特定装置。MBAN应用服务器还具有关于在其保健机构中使用的当前MBAN频谱的信息。

MBAN的集线器装置负责E密钥管制。本文所公开的示范性实施例致力于这样的管理方案，在该方案中，2390-2400MHz对于MBAN可用且不需要协调，而2360-2390MHz在作为次级用户的情况下对MBAN可用，且需要协调以便保护初级MBAN用户。在该示范性实施例中，E密钥管制如下操作。默认地，将仅允许MBAN集线器装置启动在2390-2400MHz频谱内的信道，然后，MBAN传感器装置将接入该MBAN。一旦集线器装置得到有效的E密钥，其将能够访问E密钥中限定的频率范围内的MBAN信道。仅所述集线器装置可以启动MBAN信道切换操作。如果集线器装置不能在其当前密钥过期之前从MBAN应用服务器得到E密钥更新命令，它将移出2360-2390MHz频谱并禁止对该频谱的访问。在这种方案中，不允许MBAN传感器装置选择MBAN信道，而是服从其集线器装置来切换MBAN信道。如果到其集线器装置的连接丢失，MBAN传感器装置将保持静默（不进行传送操作）直到其与相应集线器装置重新建立连接。

在一些适当的实施例中，经由基于网页的工具（类似于用于WMTS注册的基于网页的工具）完成保健机构注册。保健机构提供医院信息和MBAN装置信息给MBAN协调器。如果允许使用2360-2390MHz频谱（部分或全部），则所述E密钥生成算法为保健机构生成E密钥。所述MBAN数据库存储所述医院和MBAN装置信息，以及所生成的E密钥。所述MBAN数据库接受所述保健机构注册。一旦接受了所述注册，MBAN应用服务器能够从MBAN协调器获得授权的E密钥。基于所述授权的E密钥，所述MBAN应用能够为每个激活的MBAN生成E密钥（与来自MBAN数据库的E密钥相同或者是其子集），以允许进行在2360-2390MHz频谱内的可能的MBAN操作。

在该E密钥管制框架内的MBAN激活是如下进行的。由保健专业人员规定MBAN，并且该MBAN被激活以进行操作。在MBAN激活期间，将E密钥授权给集线器装置。对于没有回程链路的MBAN，使用人工管理来输入E密钥到集线器装置，并且利用激活的MBAN信息来更新MBAN应用服务器。另一方面，如果MBAN的集线器能够建立回程链路，那么其首先从所述MBAN应用服务器获取E密钥，然后选择在指定的可用MBAN频谱内的MBAN信道以开始MBAN。在E密钥被授权以后，MBAN传感器装置接入所述MBAN。一旦所述MBAN成功地被激活，将激活的MBAN信息报告给MBAN应用服务器。此后，来自所述MBAN应用服务器的周期性的E密钥刷新命令（例如，信标信号）保持集线器装置的E密钥有效。如果所述集线器装置在其E密钥过期之前，不能接收E密钥刷新命令，那么对2360-2390MHz的访问被禁止。一旦集线器装置从MBAN应用服务器再次接收到有效地E密钥（即，在其之前接收到的E密钥过期之后），就允许其再次访问2360-2390MHz内的指定的可用频谱。如果MBAN传感器装置丢失与所述集线器装置的MBAN连接，那么他们保持静默（不进行传送）。

所公开的E密钥管制方案也可以适应AMT场所的频谱使用状况的改变。AMT场所或AMT频谱使用状况可以随时间而改变。例如，可以建立新的移动AMT场所，或者AMT可以利用新的AMT频谱空间。在这样的情况下，MBAN的E密钥系统以快速及时的方式作出响应，以便保护AMT用户。适当的方式如下所述。AMT用户将规划的改变通知MBAN协调器并更新AMT数据库。AMT数据库的更新触发了E密钥生成算法以基于新的AMT信息验证是否当前的E密钥还有效。如果需要，E密钥生成算法为受影响的医院生成新的E密钥，并更新MBAN数据库。MBAN数据库发送E密钥更新命令给受影响的医院的MBAN应用服务器。一旦MBAN应用服务器接收到更新的E密钥，MBAN应用服务器通过E密钥刷新命令更新其所有工作中的MBAN的E密钥。一旦集线器装置从其MBAN应用服务器接收到更新的密钥，其更新其本地可用MBAN频谱。集线器装置还检查是否其当前MBAN信号还可用。如果不可用，集线器装置启动信道切换操作，以将其MBAN移到可用频谱内的新的信道。一旦集线器装置完成了密钥更新操作，其将更新的MBAN信息报告给MBAN应用服务器，并且这种信息还被报告给MBAN协调器以更新所述MBAN数据库。MBAN应用服务器生成警报消息以提示所需的人工管理任务，从而为任何MBAN更新密钥而不用回程链路。

参考图1，描述了所公开的E密钥管制方案的示范性实施例。医学人体区域网（MBAN）10包括多个网络节点12、14。所述网络节点12、14的至少其中之一用作集线器装置14。网络节点12经由短程无线通信协议与集线器装置14通信。在相关文献中有时采用其他相当的术语称呼MBAN10，例如，人体区域网（BAN）、人体传感器网络（BSN）、个人区域网（PAN）、移动专设网（MANET）等，应当将术语医学人体区域网（MBAN）理解为包含这些各异的替代术语。

示范性MBAN10包括四个示范性网络节点12、14，其中包括集线器装置14；不过，网络节点的数量可以是一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多，此外，在一些实施例中网络节点的数量随着向网络添加或者从网络去除传感器节点，以增加或去除医疗监测能力而以特定方式增多或减少。网络节点12通常是采集诸如心率、呼吸率、心电图（ECG）数据等的生理参数的传感器节点；然而，也可以设想所述网络节点中的一个或多个执行其他功能，例如，经由皮肤贴片或静脉连接等以受控的方式输送治疗药物，执行心脏起搏功能等。单个网络节点可以执行一项或多项功能。示范性网络节点12设置在相关患者P的体表；然而更一般而言，可以将网络节点设置到患者上也可以设置到患者的体内（例如，网络节点可以采取植入装置的形式）或者在短程通信协议的通信范围内接近患者设置（例如，网络节点可以采取安装在静脉输液泵（未示出）上的装置的形式，所述输液泵安装在保持接近患者的架杆上，在这种情况下，所监测的患者数据可以包括诸如静脉流体流速的信息）。有时希望在可行的条件下将网络节点制作得尽可能小，以改善患者的舒适性，并且使其具有低复杂性，以提高可靠性，相应地，这样的网络节点12通常是低功率装置（保持电池或者其他电源小），并且具有有限的机载数据存储或数据缓冲器。因此，网络节点12应当与集线器装置14具有连续的或者接近连续的短程无线通信，以便将所采集到的患者数据在不使数据缓冲器溢出的情况下迅速传达给集线器装置14。

集线器装置14（在相关文献中有时又以其他等价术语命名，例如“网关装置”或“集线器节点”）通过收集（通过Zigbee、BlueTooth^TM或其他短程无线通信协议）由网络节点12的传感器采集的患者数据，并将所收集的数据通过较长程通信协议从MBAN10传送走而与MBAN10的操作相配合。所述短程无线通信协议优选具有几十米、几米或更短的，相对较短的工作范围，在一些实施例中，其适当地采用IEEE802.15.4（Zigbee）短程无线通信协议或其变体，或者采用Bluetooth^TM短程无线通信协议或其变体。Bluetooth^TM和Zigbee二者均以2.4-2.5GHz左右的频谱工作。尽管Bluetooth^TM和Zigbee是短程无线通信的适当实施例，但是也可以设想包括专用通信协议在内的其他短程通信协议。此外，所述短程无线通信能够以2.4-2.5GHz范围之外的其他频率工作，例如，处于几百兆赫、千兆赫、几十千兆赫或者其他范围内的波段。所述短程通信协议应当具有充分大的范围，从而使集线器装置14能够与MBAN系统10的所有网络节点12可靠地通信。在图1中，通过用于描绘MBAN系统10的虚线椭圆示意性地指示了这一短程无线通信范围。所述短程无线通信通常是双向的，因而网络节点12能够向集线器装置14传送信息（例如，患者数据，网络节点状态等）；并且集线器装置14也能够向网络节点12传送信息（例如，命令、在治疗网络节点的情况下的控制数据等）。所述的示范性集线器装置14是腕戴装置；然而，也可以将所述集线器装置以其他方式安装到患者身上，例如，作为项圈装置、胶粘装置、蜂窝电话等。也可以设想将所述集线器装置安装到患者附近的其他位置，例如，与安装在架杆上的静脉输液泵（未示出）集成（所述架杆保持接近患者），或者作为机顶盒（set-topbox）。

集线器装置14还包括提供较长程通信能力，从而将数据传送离开MBAN系统10的收发器（未示出）。在图1的示范性例子中，集线器装置14与医院网络22的接入点（AP）20无线通信。示范性AP20是与集线器装置14无线通信的无线接入点。在所示范的实施例中，医院网络22还包括额外接入点，例如，示范性接入点AP23和AP24，所述额外接入点遍布于所述医院或其他医学机构。为了提供进一步的说明，示意性地指示了护士站26，其与AP24无线通信，并且包括显示监视器28，例如，显示监视器28可以用于显示由MBAN系统10采集的并且通过包括AP20、医院网络22和AP24的路径传送至护士站26的患者P的医学数据。作为另一个示范性示例，医院网络22可以提供对存储了患者P的医学数据的电子患者记录子系统30的访问，所述医学数据是由MBAN系统10采集并通过包括AP20和医院网络22的路径传送至电子患者记录子系统30的。所述的集线器装置14和AP20之间的示范性的较长程通信是无线的，在图1中通过短划连接线示意性地表示。（类似地，通过短划连接线表示AP24和护士站26之间的无线通信）。在一些适当的实施例中，较长程无线通信是遵守IEEE802.11无线通信协议或其变体的适当的WiFi通信链路。然而，也可以将其他无线通信协议用于较长程通信，例如，其他类型的无线医学遥测系统（WMTS）。此外，所述的较长程通信可以是有线通信，例如有线以太网链路（在这种情况下，集线器装置包括至少一条电缆，用于提供有线较长程通信链路）。

与网络节点12和集线器装置14之间的短程通信相比，较长程通信具有更大的通信范围。例如，所述短程通信范围可以为几十厘米、几米或者最多大概为几十米的量级，所述的较长程通信通常利用多个接入点20、23、24，或者等价地，在有线较长程通信的情况下，利用遍布于医院的多个以太网插口，来覆盖医院或其他医学机构的相当大的部分。在本申请的其他地方，又将较长程通信20、22、23、24称为回程（backhaul）链路。

如果较长程通信是无线的，那么其需要比短程通信更大的功率，因此，集线器装置14包括足以使较长程通信收发器工作的电池或其他电源。或者，集线器装置14可以包括有线电源连接。所述集线器装置14通常还包括足够的机载存储，从而使其能够在与AP20的通信中断一定的时间间隔的情况下缓冲存储大量的患者数据。在无线较长程通信的示范性情况下，还应当理解，如果患者P移动到AP20的范围以外，并且进入了另一AP的范围内（例如，AP23或AP24），那么医院网络22（包括其无线接入点20、23、24）所采用的IEEE802.11或其他无线通信协议将提供从AP20到新的邻近AP的无线链路切换。就这一方面而言，尽管将患者P图示为躺在床B上，但是更一般而言，可以设想患者P是不固定的，其可以以各种方式移动到各个接入点20、23、24的范围之内或者之外。随着患者P发生这样的移动，包括网络节点12和集线器装置14的MBAN10也随着患者P一起移动。

在MBAN10中，网络节点12经由短程无线通信与集线器装置14通信。然而，也可以设想网络节点12中的各个对或各个组也经由所述短程无线通信进行直接地相互通信（也就是说不采用集线器装置14作为媒介）。这样做可能对（例如）及时协调两个或更多网络节点的活动有用。此外，集线器装置14可以提供额外的功能，例如，集线器装置14也可以是包括用于测量生理参数的一个或多个传感器的网络节点。此外，尽管图示出了单个集线器装置14，但是也可以设想通过协作执行协调任务的两个或更多网络节点来实现协调功能（例如，来自网络节点12的数据收集以及经由较长程无线通信对所收集的数据的卸载）。

在示范性的图1中，只详细图示了单个MBAN系统10。然而，应当认识到，更一般而言，医院或其他医学机构包括多个患者，每一患者具有他或她自身的MBAN系统。在图1中通过两个额外的MBAN系统35、36对此给出了示意性图示，两个额外的MBAN系统35、36也经由较长程无线通信与AP20通信。更一般而言，MBAN系统的数量可以是两个、三个、四个、五个、十个、二十个或更多，这些只是一些示范性的例子。实际上，甚至可以设想单个患者具有两个或更多不同的独立工作的MBAN系统（未示出）。

继续参考图1，MBAN应用服务器40经由较长程通信或回程链路20、22、23、24与MBAN系统10、35、36通信，以执行各种应用任务。作为示范性的例子，MBAN应用服务器40可以执行这样的任务，例如：协调从集线器装置14到电子患者记录子系统30的数据传送，以用于存储；协调从集线器装置14到显示监视器28的数据传送，以用于显示；等等。出于这一目的，MBAN应用服务器40维护包含每个工作中的MBAN系统10、35、36的相关信息的MBAN数据库42。

为了提供频谱使用状况控制，MBAN应用服务器40还包括或可以访问电子密钥（E密钥）生成引擎44。所述E密钥生成装置生成指定什么频谱可供MBAN用途所用的电子密钥（E密钥）。对可用频谱可能存在各种限制，例如：在MBAN通信为次级用途的情况下，由初级用户施加的限制；基于地区、国家或其他地理场所而对频谱的限制；等等。对可用频谱的限制可能随时间而发生变化，这样的变化可以是周期性的，也可以是非周期性的。

通过计算机、网络服务器或其他数字处理装置适当地实现所述E密钥生成引擎44。也可以通过计算机、网络服务器或者其他数字处理装置适当地实现MBAN应用服务器44，其可以与实现E密钥生成引擎44的数字处理装置相同或不同。在一些实施例中，将E密钥生成引擎44实现为在MBAN应用服务器40上运行的应用程序。

作为一个示范性例子，在示范性实施例中，将这一示范性例子中的2360-2400MHz频谱称为“MBAN频谱”。然而，只是在次级基础上将2360-2390MHz的部分分配给MBAN用途，航空移动遥测（AMT）用户是2360-2390MHz频谱的初级用户。在示范性例子中，通过包括下述内容的规程实施对2360-2390MHz频谱空间内MBAN用途的限制：（1）使这一频谱空间中的MBAN用途局限于在指定的医学机构中进行室内工作的MBAN系统；（2）围绕AMT场所界定固定的“隔离带”，即在任何这样的固定隔离带中任何时候都不允许将AMT用户当前使用的2360-2390MHz波段的部分用于MBAN用途；以及（3）界定对应于移动或间隙的AMT使用的临时隔离带，即，在临时隔离带存在的时间内在这样的临时隔离带内不允许将AMT用户当前使用的2360-2390MHz波段的部分用于MBAN用途。（3）的结果是，在包含指定医学机构的临时隔离带存在的时间内暂时禁止在所述医学机构内使用2360-2390MHz频谱空间的部分或全部。

前述例子只是示范性的，一般而言，可能在由相关政府管理机构、医院政策等颁布的管理规程所指定的各种时间和各种位置上对各种频谱空间施加限制。

为了实施频谱限制，E密钥生成引擎44接收有关频谱限制的信息。在所述示范性例子中，由AMT用户施加频谱限制，并且相应地以初级用户（例如，AMT）数据库46的形式向E密钥生成引擎44提供频谱限制（或者能够由其确定频谱限制的信息）。对于每个AMT场所而言，适于包含在AMT数据库46中的一些信息包括：场所位置；所述AMT场所的联系信息；所述AMT场所使用的频率范围（即使用的频谱）；AMT部署形式（即，固定的或者移动的场所）、使用时间期限（与移动场所有关）；以及场所接收器特性（例如，天线增益、高度等）。在一些实施例中，AMT数据库46的内容仅由E密钥生成引擎44访问，而不可被其他能够访问医院网络22或MBAN应用服务器40的人或实体所访问。这样的访问限制为机密AMT信息提供了访问控制和保密措施。

此外，E密钥生成引擎44获得有关医学机构和/或MBAN系统的信息。在适当的实施例中，所述信息被存储在MBAN数据库42中，并且所述信息可由E密钥生成引擎44直接访问或者经由MBAN应用服务器40访问。适当包含在MBAN数据库42中的一些医学机构相关的信息包括：诸如物理地址、位置、联系信息的医院信息；建筑高度（其可能与估算由MBAN操作引起的射频干扰的范围相关）；环境（例如，城市或乡村）；当前工作的MBAN系统的数量；获准同时工作的MBAN系统的数量等。所述MBAN数据库42还适当存储了有关每个MBAN系统的信息，例如：设备类型；制造商；部署形式（例如，固定的或移动的）；发射（TX）功率，例如，根据有效辐射功率（ERP）度量标准测量的发射（TX）功率；以及向每个MBAN系统发出的E密钥（如果有的话）。

E密钥生成引擎44基于AMT数据库46和MBAN数据库42的内容确定（多个）隔离带（固定的和移动的），并由此判断医院或其他医学机构是否位于一隔离带内（或者就移动或临时隔离带而言，判断所述医院或其他医学机构何时处于或者将处于一隔离带内）。可以基于电磁模拟（或其近似，例如，假设采取以AMT场所为中心并具有指定半径的圆形隔离带）、场测量、或其组合，来计算隔离带的地理延展范围。或者，所述隔离带的地理延展范围可以是存储在AMT数据库46中的预先计算的信息。E密钥生成引擎44基于这一信息生成指示医院或其他医学机构处的MBAN系统可用的频谱空间的电子密钥（E密钥）。

在一种替代方案中，AMT用户能够确定共享频谱的哪一部分（如果有的话）可以为医院或其他医学机构中的MBAN系统所用，然后，AMT数据库46能够存储这一频谱信息，以供E密钥生成引擎44检索。

MBAN应用服务器40经由较长程通信或回程链路20、22、23、24将E密钥生成引擎44生成的E密钥适当地分配给各MBAN系统10、35、36，并将E密钥50的备份存储在每个MBAN系统10的集线器装置14内。任选地，MBAN应用服务器40存储有关分配给每个MBAN系统10、35、36的E密钥的信息。如果MBAN未与回程链路连接，那么可以人工加载E密钥，或者使用便携式USB驱动器加载E密钥，等等。

在一些实施例中，可以将不同的E密钥分配给同一医学机构内的不同MBAN系统。例如，可以为更大的MBAN系统或者包括具有更强的发射器的网络节点的MBAN系统分配更具限制性的E密钥（或者根本不分配任何E密钥），因为更大的和/或发射性能更强的MBAN系统更可能与相邻的AMT场所发生干扰。也可以基于不同的MBAN系统在医学机构内的位置为所述MBAN系统分配不同的E密钥。例如，可以为处于高的位置上的MBAN系统分配更具限制性的E密钥（或者根本不分配任何E密钥），在高的位置上的所述系统更可能对AMT场所产生有问题的干扰。

在MBAN系统处，集线器装置14的频谱控制子模块52（通过在集线器装置14的数字处理器上运行的软件或固件适当实现）为MBAN系统10的短程通信分配信道或频率。在一种适当的方案中，集线器装置14的频谱控制子模块52分配默认频谱空间（例如，在示范性例子中为2390-2400MHz）中的信道或频率，或者如果E密钥50批准使用共享的或其它受限频谱空间，仅分配处于这一共享的或受限频谱空间（例如，在这一示范性例子中为2360-2390MHz）中的信道或频率。通过这种方式，默认操作不会侵犯任何受限频谱，并且只有在E密钥50肯定地批准使用所述额外的受限频谱的情况下才会利用（或者考虑利用）所述额外的受限频谱。

所生成的E密钥可以采取各种形式。在一种适当的方案中，所述E密钥是单个二元值，其中，一个二元值（例如“1”）表示频谱空间2360-2390MHz可以供MBAN使用，而另一个二元值（例如，“0”）表示频谱空间2360-2390MHz不可以供MBAN使用。或者，所述E密钥能够使用任何适当的编码指定所述频谱空间。这一做法可以适用于这样的实施例，其中，所述频谱的不同部分可能在可供MBAN使用或不可供MBAN使用方面是不同，因而单个二元值不足以传达MBAN可用频谱。

任选地，所述E密钥还包括过期时间，可以按照绝对时间（即，E密钥过期的确切日期）或者相对时间（例如，E密钥从在MBAN处接收的时间开始生效24小时或10分钟等）指定所述过期时间。指定过期时间有利地确保了MBAN系统将不会无限制地使用E密钥批准的共享频谱或受限频谱（例如，在佩戴MBAN系统的患者出院之后）。

任选地，E密钥还包括保健机构标识。在这样的实施例中，E密钥批准在所标识出的保健机构内对共享或受限频谱的使用。在这样的实施例中，可以设想单个MBAN系统具有针对两个或更多对应医学机构的两个或更多E密钥，使得可以通过不同的E密钥为不同的机构指定不同的可用频谱。例如，如果患者在不同的医学机构之间转移，从而进行不同的治疗，那么这种做法是有用的。在一种适当的操作方法中，所述MBAN系统基于其能够与哪一回程链路连接来判断其当前位于哪一机构内（进而判断其将使用哪一E密钥）。

在E密钥50具有过期时间的实施例中，能够选择过期时间以提供各种功能。例如，在较长程通信链路或回程链路20、22、23、24鲁棒、可靠且快速的一些实施例中，可以将所述过期时间设定为短时间，例如，几分钟、几秒钟的量级或更短。在这样的实施例中，过期时间有利地确保了一旦MBAN系统移动到了较长程通信链路或回程链路20、22、23、24的范围之外（例如，由于患者离开了医学机构），那么移动MBAN系统就将迅速（即，在几分钟、几秒钟或更短的时间内）让出所述受限频谱。

在其他实施例中，过期时间较长，其降低了较长程通信或回程链路20、22、23、24上的传输负荷。在这样的实施例中，可以采用其他机制限制患者离开医学机构时的频谱使用。例如，如果来自所述较长程通信或回程链路20、22、23、24的信号丢失或者变弱（因而有可能表示MBAN系统正在离开医学机构），那么所述MBAN系统能够切换至不受限制的频率或信道（例如，在示范性的例子中为2390-2400MHz）。进行受控移动的情况下，例如，患者出院或者被转运到院外，进行离院治疗时，可以通过MBAN应用服务器40使E密钥自动失效（在集线器装置具有操作性回程链路的情况下），或者可以人工地使E密钥失效（在集线器装置不具有操作性回程链路的情况下）。

一种可能出现的情况是具有工作中的（移动的）MBAN的既定患者可能移动到医院以外。如果管制方案只允许MBAN装置在位于健康护理机构内时以受限波段（例如，在示范性的例子中为2360-2390MHz）工作，那么这种情况就值得关注。在这样的管制方案中，如果MBAN系统移动到外面，那么要求其切换至限制波段以外的新的信道（例如，在所述示范性例子中，切换至2390-2400MHz波段）。如果所述E密钥的过期时间仅为几分钟、几秒钟或更短，那么这可以是针对不受控制的患者移动的充分防护。在这样的具有快速的E密钥过期的实施例中，如果患者移动到医院网络22的服务区以外，那么集线器装置将无法从MBAN应用服务器40得到E密钥更新命令，因而一旦E密钥过期（即，在几分钟、几秒钟或更短的时间内），将自动禁止2360-2390MHz频谱的使用。

作为另一种方案，如果患者仅将传感器装置置于身上，使得集线器装置不会随患者移动到外面，那么MBAN传感器装置将不能收到集线器装置的信息，因而其将保持静默。

作为另一种方案，可以将射频识别（RFID）标签60（在示意性的图1中对其给出了放大图示，但是（例如），适当的情况下，其被安装在集线器装置14之上或之内）与处于医学机构的门处的RFID读取器结合使用，以检测患者P何时进入或离开医学机构，其中，所述标签设置在患者身体上，或者设置在集线器装置14之上或之内，或以其它方式接近（移动）MBAN设置。

如果当前工作在受限信道或频率（除了集线器节点14以外的）的网络节点12失去了与集线器节点14的通信，那么所述网络节点将适当地停止通信，从而确保其不会对初级用户产生干扰。集线器装置14可以重新建立通信，或者网络节点12可以尝试采用不受限制的频率或信道（例如，在所述示范性例子中在2390-2400MHz的范围内）重新建立与集线器装置14的通信。

本申请已经描述了一个或多个优选实施例。在阅读并理解了前述详细说明的基础上，可以想到对其的修改和变化。旨在将本申请解释为包括所有这些修改和变化，只要其落在所附权利要求及其等同替代的范围内。

Claims (11)

1.一种医学系统，包括：

医学人体区域网(MBAN)系统(10)，所述医学人体区域网系统(10)包括经由短程无线通信进行相互通信的多个网络节点(12，14)，所述MBAN系统(10)包括频谱控制子模块(52)，所述频谱控制子模块(52)至少部分基于指定所述短程无线通信的可用频谱的电子密钥(50)来选择所述短程无线通信的工作信道或频率，

其中，所述电子密钥(50)包括过期时间，并且所述频谱控制子模块(52)：

在所述电子密钥基于所述过期时间还没有过期的情况下，从包括这样的组合的频谱中选择工作信道或频率，所述组合由默认频谱和由所述电子密钥(50)批准供所述MBAN系统(10)使用的受限频谱构成；并且

在所述电子密钥基于所述过期时间已经过期的情况下，从仅包括所述默认频谱的频谱中选择工作信道或频率。

2.根据权利要求1所述的医学系统，还包括：

较长程通信或回程链路(20，22，23，24)，所述MBAN系统(10)经由所述较长程通信或回程链路(20，22，23，24)接收所述电子密钥(50)。

3.根据权利要求2所述的医学系统，其中，所述多个网络节点(12，14)包括集线器装置(14)和经由短程无线通信与所述集线器装置(14)进行通信的多个其它网络节点(12)，所述集线器装置还经由所述较长程通信或回程链路(20，22，23，24)进行通信，所述集线器装置包含所述频谱控制子模块(52)。

4.根据权利要求2-3中的任何一项所述的医学系统，其中，所述频谱控制子模块(52)：

在所述MBAN系统与所述较长程通信或回程链路(20，22，23，24)的通信满足通信标准强度的情况下，从包括这样的组合的频谱中选择工作信道或频率，所述组合由默认频谱和由所述电子密钥(50)批准供所述MBAN系统(10)使用的受限频谱构成；并且

在所述MBAN系统与所述较长程通信或回程链路(20，22，23，24)的通信不满足所述通信标准强度的情况下，从仅包括所述默认频谱的频谱中选择工作信道或频率。

5.根据权利要求4所述的医学系统，其中，如果所述MBAN系统正与所述较长程通信或回程链路(20，22，23，24)通信则满足所述通信标准强度，并且如果所述MBAN系统没有与所述较长程通信或回程链路通信则不满足所述通信标准强度。

6.根据权利要求1所述的医学系统，其中，所述电子密钥(50)包括与第一医学机构关联的第一电子密钥和与第二医学机构关联的第二电子密钥，并且所述频谱控制子模块(52)至少部分基于根据所确定的所述MBAN系统(10)的位置而选择的所述第一电子密钥和所述第二电子密钥中的一个，来选择所述短程无线通信的工作信道或频率。

7.一种用于医学人体区域网系统的基于电子密钥的频谱使用管制的方法，包括：

对医学人体区域网(MBAN)系统(10)进行操作，所述医学人体区域网系统(10)包括经由短程无线通信以所选择的工作信道或频率进行相互通信的多个网络节点(12，14)；

从默认频谱中选择所述工作信道或频率；

在所述MBAN系统具有批准使用额外频谱的电子密钥(50)的情况下，从包括所述默认频谱和所述额外频谱的扩展频谱中选择所述工作信道或频率；以及

在所述电子密钥(50)基于时间过期的情况下，返回到从所述默认频谱选择所述工作信道或频率。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在接收到所述MBAN系统(10)在与所述电子密钥(50)关联的医学机构外部的指示的情况下，返回到从所述默认频谱选择所述工作信道或频率。

9.根据权利要求7-8中的任何一项所述的方法，还包括：

基于关于所述额外频谱的初级使用状况的信息生成所述电子密钥。

10.一种医学系统，包括：

医学人体区域网(MBAN)系统(10)，所述医学人体区域网系统(10)包括经由短程无线通信进行相互通信的多个网络节点(12，14)；

初级用户数据库(46)，其包含关于初级用户对受限频谱的使用状况的信息，其中，所述MBAN系统是所述受限频谱的次级用户；

电子密钥生成引擎(44)，其包括配置用于基于所述初级用户数据库的内容生成电子密钥(50)的数字处理装置，其中，所述电子密钥(50)指示是否允许所述MBAN系统使用所述受限频谱；

MBAN应用服务器(40)，其配置用于将所述电子密钥分配给所述MBAN系统；

其中，所述MBAN系统包括频谱控制子模块(52)，所述频谱控制子模块(52)包括配置用于至少部分基于所述电子密钥是否批准所述MBAN系统使用所述受限频谱来选择所述短程无线通信的工作信道或频率，

其中，所述MBAN系统(10)的所述多个网络节点(12，14)包括：

集线器装置(14)，其包括所述频谱控制子模块(52)；以及

多个其它网络节点(12)，每个所述其它网络节点经由短程无线通信至少与所述集线器装置进行通信，

其中，所述电子密钥在预定时间之后过期；并且

其中，所述集线器装置从所述MBAN应用服务器(40)接收所述电子密钥的周期性更新；并且

其中，如果所述电子密钥过期而所述集线器装置没有接收到批准所述MBAN系统使用所述受限频谱的更新的电子密钥，所述集线器装置阻止所述MBAN系统使用所述受限频谱。

11.根据权利要求10所述的医学系统，其中，对于每个其它网络节点，如果其不能经由所述短程无线通信与所述集线器装置通信，则终止该其它网络节点使用所述受限频谱进行任何短程无线通信。