CN103503500A - 用于ieee 802.15.4j标准化的mban信道使用调节方案和自适应信道化 - Google Patents

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Abstract

一种医疗系统，包括一个或多个医疗体域网（MBAN）系统。每一MBAN系统包括一个或多个MBAN装置，它们获取患者数据并经由短程无线通信与集线器装置传输患者数据。经由短程无线通信传输患者数据是在预定义频谱内的。集线器装置接收从一个或多个MBAN装置传输的患者数据，并经由长程通信与中央监测站进行通信。MBAN信道化方案在所述预定义频谱内定义一个或多个重叠信道，MAC参数动态地启用或禁用对每一定义信道的访问。信道调节器通过设置MAC参数动态地启用/禁用所述预定义频谱内的一个或多个预定义MBAN信道，由此管理所述预定义频谱的MBAN使用。

Description

用于IEEE 802.15.4J标准化的MBAN信道使用调节方案和自适应信道化
技术领域
本申请涉及用于监测患者的生理情况的医疗监测和临床数据装置。其在用于IEEE 82.15.4j标准化的信道化方案及信道使用调节的使用方面具有独特的应用。 
背景技术
生理传感器、低功率集成电路和无线通信的迅速发展使得能够采用新一代医疗体域网（medical body area network，MBAN）来检测患者。MBAN提供了低成本无线患者监测（PM），克服了可能绊倒医务人员或者可能因变得脱离而丢失医疗数据的有线连接带来的不便和安全危害。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。可以通过至少一个紧邻的集线器或网关装置协调所述传感器，以形成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与传感器通信，例如，所述短程无线通信无线电遵守IEEE 802.15.4（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，从而消除了有线连接的必要性。所述集线器或网关装置将所收集的患者数据经由有线或长程无线链路通信至中央患者监测站，以供集中处理、显示和存储。例如，所述长程网络可以包括有线以太网和/或无线协议，例如，Wi-Fi或者某一私有无线网络协议。例如，PM站可以包括电子患者记录数据库、位于护士站或医疗机构的其他位置的显示装置等等。 
MBAN监测获取患者生理参数。根据参数的类型和患者的状态，所获取的数据的范围可以从重要（例如，在检测进行健康养生的健康患者的情况下）到决定性命的（例如，在对于重症监护室中的垂危患者的情况下）。由此，由于数据的医疗内容，对MBAN无线链路存在严格的可靠性要求。 然而，由于带宽有限或不受控制的干扰，当前针对医疗无线连接性的频谱分配和调节都没有满足MBAN的严格要求，包括医疗等级的链路鲁棒性、超低功耗和低成本。 
频谱调节策略试图提高频谱使用效率。一种提高效率的方式是专门为MBAN应用和服务分配机会频谱，作为先前已经在主要基础上分配给了其他服务的频谱的二级用户。机会频谱的基本思路是允许二级用户对先前已经分配给了主要用户的频谱加以机会性利用，只要这样的二级用户不对主要用户造成有害干扰即可。例如，在美国已经提出使当前分配给其他服务的2360-2400MHz频带（MBAN频谱）向作为二级用户的MBAN服务开放。在其他国家也存在或者预计将做出这样的提议。MBAN频谱的宽带宽、无干扰和良好的传播特性将满足医疗等级连接性的严格要求。为了实现主要用户和二级用户之间的共存，要对二级用户的频谱使用施加某些限制（或者频谱调节规程）。 
例如，当在二级基础上使用所分配的MBAN频谱时，二级用户将必须保护该频谱内的主要用户。例如，为了保护主要用户，经常要求二级用户提供适当的机制在主要用户想要使用该频谱时腾出该频谱。需要强制机构来实现这一目的。本申请提出了一种用于MBAN系统的信道使用调节方案，从而确保对所述MBAN调节的遵从。 
常规的信道化方案会在MBAN频谱中定义多个不重叠的信道。例如，用于IEEE 802.15.4j（15.4j）通信标准的信道化方案可能在2360-2400MHz频带内定义多个固定的非重叠信道。由于IEEE802.15.4j（15.4j）无线电具有5MHz的信道带宽连同处于频带边缘的防护频带，以满足频带外发射（OOBE）限制，那么在2360-2400MHz的频带内最多可以定义7个非重叠信道。例如，可以分别以2363、2368、2373、2378、2383、2388和2395MHz为中心频率定义7个信道。由于这些信道的中心频率（以MHz为单位）是整数，并因而与已经以已存在的IEEE 802.15.6（15.6）标准定义的信道中心频率对准，所以不存在跨两个15.4j信道的15.6信道。此外，所述防护频带是固定的（2360-2360.5、2390.5-2392.5、2397.5-2400MHz），因而15.6无线电能够选择处于这些防护频带内的15.6信道（例如，以2391、2392、2398和2399MHz为中心的15.6信道）进行操作，从而避免与15.4j系统的 潜在互干扰。 
然而，关于这种简单的信道化方案存在几种严重的缺陷。首先，在2390-2400MHz频带内只定义了一个信道。这意味着对于在医院外部署的远程监测应用而言，只有一个信道可用于15.4j无线电操作。如果存在2396-2399MHz频带附近进行操作的业余无线电（例如，高速率数据模式业余爱好者），那么对于15.4j无线电就没有不受干扰的信道可用了。因此，所述简单的信道化方案不能有效率地使用所述频谱，这是因为业余无线电仅采用3MHz的频谱，并且仍然有7MHz的空闲频谱可用于15.4j操作。 
此外，在要为主要用户对一部分频谱加以保护时，这样的简单的信道化方案也可能无法有效率地使用频谱。例如，如果MBANS协调器断定医院必须避免采用2370-2382MHz频谱，因为这样的频谱当前正在被主要用户使用，那么就只有3个信道可供医院部署15.4j MBANS装置了。所述简单的信道化方案仅采用了15MHz的频谱（3个信道，每一信道具有5MHz的带宽），尽管在2360-2390MHz频带内有28MHz的可用频谱。在一些情况下，这样的低频谱使用效率可能是无法接受的。此外，需要某种机制对15.4j信道的使用加以调节，从而保护主要用户。例如，在上述例子中，应当存在某种机制来通知MBANS装置信道1、2、3和4被禁止。 
本申请提供了用于MBAN信道使用调节和自适应信道化的新型改进系统和方法，其克服了上述问题和其他问题。 
发明内容
根据一个方面，提供了一种医疗系统。所述医疗系统包括一个或多个医疗体域网（MBAN）系统。每一MBAN系统包括一个或多个MBAN装置，它们获取患者数据并经由短程无线通信与集线器装置传输患者数据。经由短程无线通信传输患者数据是在预定义频谱之内。集线器装置接收从所述一个或多个MBAN装置传输的患者数据，并经由长程通信与中央监测站进行通信。信道调节器对所述预定义频谱的MBAN使用进行管理。 
根据另一方面，提供了一种方法。所述方法包括：通过一个或多个医疗体域网（MBAN）装置收集患者数据；禁止一个或多个MBAN装置利用预定义频谱的至少一部分；经由短程无线通信将所收集到的患者数据从所 述一个或多个MBAN装置通过MBAN系统传输至集线器装置；以及经由长程无线通信将所收集到的患者数据从集线器装置传输至中央监测站。 
根据另一方面，提供了一种方法。所述方法包括：通过一个或多个医疗体域网（MBAN）装置收集患者数据；禁止所述一个或多个MBAN装置利用预定义频谱的至少一部分，所述预定义频谱的部分被主要用户使用，因而不能使用；定义一信道化方案，其中所述预定义频谱的一个或多个信道对所述一个或多个MBAN装置是可访问的，所述信道化方案使所述频谱不被主要用户使用的一个或多个部分内的信道的数量最大化；以及经由短程无线通信将所收集到的患者数据从所述一个或多个MBAN装置通过MBAN系统传输至集线器装置，其中，经由短程无线通信的传输是在预定义频谱之内。 
一个优点在于使用自适应信道化和信道使用调节的MBAN频谱的有效利用。 
另一个优点在于遵守了MBAN调节。 
另一个优点在于频谱的主要用户和其他MBAN装置的共存。 
另一个优点在于改善了保健工作流效率、安全性和临床结果。 
在阅读和理解以下详细描述之后，本发明的其他优点将被本领域的普通技术人员认识到。 
在阅读和理解以下详细描述之后，本发明的其他优点将被本领域的普通技术人员认识到。 
附图说明
本发明可以采用各种部件和部件布置，以及各种步骤和步骤布置。附图的作用仅在于对优选实施例进行图示，不应认为其对本发明构成限制。 
图1示意性地示出了根据本申请的医疗体域网（MBAN）系统。 
图2示意性地示出了根据本申请的MBAN系统的信道化方案。 
图3示意性地示出了根据本申请的MBAN系统的另一信道化方案。 
图4示意性地示出了根据本申请的MBAN系统的另一信道化方案。 
图5是根据本申请的MBAN系统的操作的流程图。 
具体实施方式
图1示出了一种实施用于IEEE 802.15.4j标准化的信道化方案和信道使用调节的医疗体域网（MBAN）10。在第一信道化方案中，在MBAN频谱中定义只能从保健设施内部在协调时加以访问的非重叠信道，同时在所述MBAN频谱的第一部分内定义能够在任何地方访问的重叠信道。在MBAN频谱的第二部分中定义的固定的非重叠信道将简化实现，并促进与保健设施内的其他带内MBAN用户（例如，IEEE 802.15.6无线电等）的共存。与此同时，在所述MBAN频谱的第一部分内定义的重叠信道为医院外的MBAN应用提供了灵活性，以缓解与所述MBAN频谱的第二部分内的其他用户的相互干扰。第二信道化方案在MBAN系统必须保护处于所述MBAN频谱的第一部分内的主要用户频谱的情况下提高了频谱使用效率。第三信道化方案通过在MBAN频谱中定义更少的信道而对所述第二信道化方案进行了简化，其能够很好地在频谱使用效率和实现复杂性之间进行权衡。在后两种情况下，在整个MBAN频谱中定义重叠信道，从而为MBAN操作提供更多的信道选择。为了避免在保健设施内使用所述重叠信道，引入了一种新的MAC信道掩码参数，从而动态地启用/禁用每一定义信道的使用。用于设置所述信道掩码参数的原语确保了在所述MBAN频谱的第一部分内只能启用非重叠信道，从而禁止在保健设施内使用重叠信道。可以动态地改变将在保健设施内使用的非重叠信道，以适应其频谱状况。在所述MBAN频谱的第二部分内允许具有重叠信道，以促进远程监测情境下的共存。所述信道使用调节包括与MBAN协调器以及其他MBAN装置接口的MBAN调节器，其负责基于接收自MBAN协调器的E-密钥/授权以及其他MBANS装置的频谱使用状态而生成用于每种类型的MBAN装置的信道使用规则。 
参考图1，多个医疗体域网（MBAN）中的每一MBAN 10包括多个MBAN装置12、14和对应的集线器装置16。MBAN装置12、14经由短程无线通信协议与对应的集线器装置16通信。在相关文献中有时采用其他相当的术语称呼MBAN 10，例如，体域网（BAN）、人体传感器网络（BSN）、个人区域网（PAN）、移动自组网（MANET）等，应当将术语“医疗体域网（MBAN）10”理解为包含这些各异的替代术语。 
示范性MBAN 10包括两个示范性的MBAN装置12、14和对应的集线 器装置16；然而，所述MBAN装置和集线器装置的数量可以是一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多，而且在一些实施例中，随着向网络上添加或移除MBAN装置而增加或去除医疗监测能力，MBAN装置的数量可以以特定方式增加或降低。所述MBAN装置12、14包括一个或多个获取患者数据的传感器20，所述数据例如是心率、呼吸率、心电图（ECG）等；然而，也可以设想使所述MBAN装置中的一个或多个执行其他功能，例如，经由皮肤贴片或静脉内连接进行治疗药物的受控输送，执行心脏起搏功能，等等。其他MBAN装置可以与患者相关联，并非所有上述MBAN装置都必须要在任何给定时间与患者相关联。单个MBAN装置可以执行一种或多种功能。示范性MBAN装置12、14设置到相关患者的外部，不过，更一般而言，可以将所述MBAN装置设置到患者身上、患者体内（例如，MBAN装置可以采取植入式装置的形式），或者在短程通信协议的通信范围内近邻患者（例如，MBAN装置可以采取安装在保持接近患者的柱上的静脉内输液泵（未示出）上的装置的形式，在这种情况下，监测到的患者数据可以包括诸如静脉内流体流率的信息）。有时希望使MBAN装置尽可能小以促使患者的舒适感，并且使其具有低复杂性以增强可靠性—因此，这样的MBAN装置12、14通常是低功率装置（使电池或其他电源保持小巧），而且可以具有有限的板上数据存储或数据缓冲。因此，MBAN装置12、14与对应的集线器装置16之间应当具有连续的或者接近连续的短程无线通信，从而在不使其数据缓冲区溢出的情况下将所获取的患者数据迅速地传送至对应的集线器装置16。 
在图1中，通过用于描绘MBAN系统10的虚线示意性地指示了短程无线通信范围。所述短程无线通信通常是双向的，因而MBAN装置12、14能够将信息（例如，患者数据、MBAN装置状态等）传达至对应的集线器装置16；而对应的集线器装置16也能够将信息（例如，命令、在治疗MBAN装置的情况下的控制数据等）传达至MBAN装置12、14。示范性集线器装置是腰部安装装置，其有助于携带更长、更重的电池以及其他用于长程传输的硬件；然而，也可以通过其他方式将所述集线器装置安装到患者身上，例如，作为腕部装置、粘合剂胶合装置等。也可以设想将所述集线器装置安装到接近患者的其他位置，例如，与安装在保持接近患者的柱上的静脉 内输液泵（未示出）集成。 
将从传感器20获取的患者数据并发传送到在对应的MBAN装置中的控制器22。MBAN装置12、14充当传感器20获取的患者数据的收集点，并提供存储器24中患者数据的暂时存储。MBAN装置12、14还包括通信单元26，用于经由短程无线通信协议向对应的集线器装置16传输患者数据。通信单元26包括收发器（未示出），以传输由控制器22接收到的患者数据和信息并从集线器装置16接收信息。 
短程无线通信协议优选具有几十米、几米或更小的较短工作范围，在一些实施例中，适当地采用IEEE 802.15.4（Zigbee）短程无线通信协议或其变体，或BluetoothTM短程无线通信协议或其变体。尽管BluetoothTM和Zigbee是用于短程无线通信的适当实施例，但还可以想到其他短程通信协议，包括专有通信协议。短程通信协议应当具有足够的范围，以使集线器装置16与MBAN系统10的所有MBAN装置12、14可靠地通信。MBAN装置12、14和对应的集线器装置16之间，在一些实施例中，MBAN装置之间的短程无线通信协议工作于大约2.3-2.5GHz的频谱中。 
由于因为所传输的患者数据的医疗内容而对MBAN系统10的通信具有严格的可靠性要求，因此为患者数据的传输专门分配机会性MBAN频谱，例如，在上文讨论的2360-2400MHz频带内。在所述MBAN频谱中，MBAN装置12、14是所述频谱的二级用户，或者其能够在二级基础上使用所述频谱，也就是说在该频谱内所述MBAN系统将不得不让步于主要用户。为了保护主要用户，MBAN系统10实施信道化方案和信道使用调节。在第一信道化方案中，在MBAN频谱中定义只能从保健设施内部在协调时加以访问的非重叠信道，同时在所述MBAN频谱的第一部分内定义能够在任何地方访问的重叠信道。在MBAN频谱的第二部分中定义的固定的非重叠信道将简化实现，并促进与其他带内MBAN用户的共存。在第二信道化方案中，在MBAN系统必须保护所述MBAN频谱的第一部分内的主要用户频谱的情况下提高了频谱使用效率。在整个MBAN频谱中定义重叠信道，从而为MBAN操作提供更多的信道选择。为了避免在保健设施内使用重叠信道，引入了MAC参数，从而动态地启用/禁用每一定义信道的使用。所述信道使用调节包括基于接收自MBAN协调器的E密钥/授权以及其他MBANS 装置的频谱使用状态而为每种类型的MBAN装置生成信道使用规则。在第三信道化方案中，在整个MBAN频谱内定义较少的重叠信道，从而很好地在频谱使用效率和实现复杂性之间进行权衡。 
为了实现这一目的，要求想要访问MBAN频谱的保健设施向所分配的MBAN协调器36进行登记。MBAN协调器36针对保健设施执行MBAN协调，并生成授权所述保健设施对MBAN频谱的部分或全部进行访问的E密钥。每个登记的保健设施部署单个集中控制点装置38，其与MBAN协调器36的控制器40通信，并接收（经由网络自动接收或者经由电子邮件、邮件或其他方法人工接收）E密钥。所发布的E密钥包括MBAN操作的授权频率和时间周期。MBAN控制点38的控制器42接收E密钥信息并将其自动传达至部署在这样的设施内的MBAN系统10，以调节其对MBAN频谱的使用。 
保健设施还包括用作MBAN控制点38和MBAN系统10之间的接口的MBAN信道调节器44。MBAN信道调节器44的控制器46接收MBAN协调器36生成的E密钥信息，并将其转化为针对保健设施内的每种类型的MBAN系统10的信道使用规则，将所述规则存储在MBAN规则数据库48内。MBAN信道调节器44还与每种类型的MBAN系统接口，例如，15.4j无线电、15.6无线电以及其他的私有系统。MBAN信道调节器44的控制器46将对应的信道使用规则转发至每种类型的MBAN系统10，从而对其MBAN频谱使用进行调节。所述MBANS信道调节器44还提供用户接口50（经由网络连接或本地连接），其用于使医院MBAN系统管理员能够定制这些信道使用规则。此外，每一MBAN系统10将其信道使用信息反馈至MBAN信道调节器44。基于信道使用信息，MBAN调节器44生成MBAN频谱使用报告，并将其该报告转发至MBAN控制点38和MBANS协调器36，从而对MBAN频谱使用进行监测。此外，MBAN信道调节器44具有所部署的所有MBAN系统10的信道使用信息，并能够使用这样的信息优化每种类型的MBAN系统10的信道使用。例如，MBAN信道调节器44能够为每种类型的MBANS系统生成帮助MBANS系统选择其工作信道的优先化信道列表。 
例如，如果所发布的E密钥指示仅授权2360-2370和2382-2390MHz 频带用于MBAN操作（换言之，2370-2382MHz频谱由主要用户使用，因而应当受到保护），那么MBAN信道调节器44将这样的E密钥信息转化成信道使用规则，所述规则被转发至所有MBAN系统10，从而禁止对特定信道的使用，以保护2370-2382MHz频谱。MBAN信道调节器44还基于其E密钥信息生成信道规则，以能够使某些信道用于一般的MBAN使用，并且使其他信道能够用于高优先权MBAN使用。例如，假设采取第一信道化方案，那么MBAN信道调节器44可以将E密钥信息转化成15.4j信道使用规则，其授权启用信道0（2363MHz）、5（2388MHz）和6（2393MHz）同时禁用其他信道，以确保15.4j MBAN无线电只使用授权的频谱。将这样的规则转发至所有的15.4j MBANS系统，以禁止使用信道1、2、3和4，从而对2370-2382MHz频谱加以保护。如果医院还部署了基于802.15.6的MBANS系统，那么MBANS信道调节器44基于其E密钥信息和15.4j信道使用规则生成信道规则，其规定启用信道0、1……8、22、23……37和38，并且以高优先权使用信道22、23、24、30、31、37和38。信道22、23、24、30、31、37和38具有高优先权，因为它们位于当前的802.15.4信道使用规则禁止15.4j MBAN无线电访问的间隙内。这样的15.6信道使用规则提升了802.15.4j/802.15.6共存性能。 
此外，医院的MBAN管理员能够通过为医院内的不同区域定制信道使用规则，而对MBAN频谱计划进行定制。由于MBAN系统通常经由无线接入点或者有线以太网端口连接至保健设施IT网络，并且MBANS信道调节器44接收保健IT网络的无线AP和以太网端口的位置信息，因而MBAN管理员能够为特定区域内的无线AP和以太网端口定制MBAN信道使用规则，以控制与这些AP和端口相关联的MBANS系统的MBANS频谱使用。例如，在急救室（ER）区域内，很多患者可能正佩戴着用于监测其生理状态的MBAN系统。为了支持这样的高密度部署，MBAN管理员可以限制启用的信道的数量，并为特定的MBAN系统保留更多的频谱，因为一些特定的MBAN系统具有较窄的信道并能够提供用于操作的更多信道。例如，如果E密钥授权医院访问整个2360-2390MHz频带，而不是定义启用所定义的所有信道的信道使用规则，那么MBAN管理员能够为所述ER区域定制信道使用规则，并且仅启用某些信道，同时启用全部的所述信道并为其他 信道赋予高优先权。这些定制规则将为MBANS操作提供充足的信道，并且能够促进不同类型的MBAN装置之间的共存。 
集线器装置16对其MBAN系统10在MBAN频谱上的操作进行协调，以接收MBAN装置12、14的传感器20获取的患者数据，并经由长程通信协议将所收集的患者数据从MBAN 10传送至中央监测站34。将传感器20获取的患者数据从MBAN装置12、14并发传送至对应的集线器装置16中的短程通信装置28。集线器装置16起着MBAN网络中的所有MBAN装置12、14（例如，与一个患者相关联的所有MBAN装置）的传感器20获取的患者数据的聚集点的作用，并且提供患者数据在存储器30内的临时存储。集线器装置16还包括长程通信单元32，其用于经由长程无线通信协议将患者数据传送至中央监测站34。MBAN集线器16的控制器33控制与MBAN装置12、14的通信、患者数据的收集和处理、向中央监测站34的患者数据重发、接收确认、设置网络、关联新的MBAN装置、取消所移除的MBAN装置的关联等。 
集线器装置16的长程通信单元32还包括收发器，其提供传输来自MBAN系统10的数据的长程通信能力。在图1的示范性例子中，集线器装置16通过医院网络54的AP 52与中央监测站34进行无线通信。示范性AP 52是与集线器装置16进行无线通信的无线接入点。在示范性实施例中，医院网络54还包括额外的接入点，例如，遍及医院或其他医疗设施分布的示范性接入点AP 56和AP 58。为了提供进一步的说明，示意性地指示了与AP 56进行无线通信的中央监测站。不同的AP 52、56-58覆盖保健设施的不同区域，其覆盖区域可以相互重叠，以提供无缝漫游业务。 
为了提供进一步的说明，中央监测站34包括用于接收来自很多集线器装置的患者数据的控制器60。中央监测站34还包括显示监视器62，例如，其可以用于显示由MBAN系统10获取并经由医院网络54的AP 56传输至中央监测站34的患者医疗数据。中央监测站34还与电子患者记录子系统64通信，在所述子系统中存储了所有当前的和以前的患者的患者数据和记录。经由医院网络54的AP 52、56传输中央监测站和电子患者记录子系统64之间的通信。长程无线通信适当地是遵守IEEE 802.11无线通信协议或其变体的WiFi通信链路。然而，也可以将其他无线通信协议用于长程通信， 例如，其他类型的无线医疗遥测系统（WMTS）。此外，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，医院网络包括至少一条提供所述有线长程通信链路的电缆）。 
所述长程通信与MBAN装置12、14和对应的集线器装置16之间的短程通信相比具有较长的范围。例如，所述短程通信的范围可以大约是米、几米或者最多可能几十米。所述长程通信可以足够长从而直接或者经由多个通往医院网络的AP覆盖医院或者其他设施的相当大的部分或全部。 
如果长程通信是无线的，那么其需要比短程通信更多的功率。因此，集线器装置16包括足以操作长程通信收发器的电池或其他电源。集线器装置16通常还包括足够的板上存储，从而即使与医院网络54的通信在某一时间间隔内发生了终端，其也能够缓冲相当大量的患者数据。在无线长程通信的示范性情况下，还应当理解，如果患者在医院或者保健设施内移动，那么医院网络54采用的IEEE 802.11或其他无线通信协议提供无线通信。就此而言，尽管患者可能局限于病床上，但更一般而言，可以设想患者是可以走动的，而且可以在医院或保健设施周围走动。随着患者的移动，包括MBAN装置12、14和集线器装置16的MBAN系统10也随着患者一起移动。 
在MBAN系统10中，MBAN装置12、14经由短程无线通信与集线器装置16通信。然而，也可以设想对于各对或各组MBAN装置12、14也可以经由短程无线通信直接相互通信（也就是说，不采用集线器装置16、18作为媒介）。这样可能对例如及时协调两个或更多MBAN装置的活动有用。此外，集线器装置16、18可以提供额外的功能。例如，集线器装置16、18也可以是包括一个或多个用于测量生理参数的传感器的MBAN装置。此外，尽管示出了单个集线器装置16、18，但是也可以设想MBAN系统能够具有两个或更多集线器以合作地执行协调功能的任务（例如，来自MBAN装置12、14的数据收集以及经由长程无线通信对所收集的数据的卸载）。 
在示范性图1中，只详细示出了一个MBAN系统10。然而，应当认识到，更一般而言，医院或其他医疗设施包括多名患者，每一患者均具有他或她自身的MBAN系统。更一般而言，通过一些例示性范例，根据医疗设施的大小，MBAN系统的数量可以是：数百、数千、数万或者更多。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或者协同工作的MBAN系统（未示出）。在这一环境内，可以预计到不同患者的各个MBAN系统相互紧密靠近，从而使得相应的MBAN系统的短程无线通信范围发生重叠。 
所述示范性实施例中的MBAN装置12、14、MBAN集线器16、MBAN系统10、MBAN协调器36、MBAN控制点38、MBAN信道调节器44和中央监测站34包括至少一个处理器，例如，微处理器或其他软件受控装置，其被配置为运行用于执行将在下文进一步详细说明的操作的MBAN软件。通常，所述MBAN软件承载于有形存储器或者计算机可读介质上，以供处理器运行。非瞬态计算机可读介质的类型包括诸如硬盘驱动器、CD-ROM、DVD-ROM、因特网服务器等的存储器。也可以设想处理器的其他实现。显示控制器、专用集成电路（ASIC）、FPGA和微控制器是可以实施用以提供处理器的功能的其他类型的部件的示范性例子。可以采用供处理器运行的软件、硬件或其某种组合实施实施例。 
参考图2，其示出了利用MBAN频谱内的重叠信道的第一信道化方案。第一信道化方案通过在所述MBAN频谱的第二部分内定义只能够在保健设施内访问的固定的非重叠信道而避免了由在这样的频谱中使用重叠信道而导致的强烈的相邻信道干扰。这一点对于保健设施内部署很重要，保健设施内部署具有较高的MBANS系统密度，而且可能会发生相邻信道干扰。这一信道化方案连同系统架构一起对MBAN频谱信道的使用加以调节。具体而言，MBAN集线器装置的上层协议（例如，网络层协议或应用层协议）定义了新的信道掩码参数ChannelEnabled，其动态地启用/禁用对每一定义的MBAN信道的访问。例如，作为默认，将ChannelEnabled设置为仅启用MBAN频谱带102内的信道6-10100。这将允许MBANS装置在任何地方（即，保健设施内部和保健设施外部）访问MBAN频谱带内的启用信道。一旦MBAN集线器装置建立了与保健设施的保健IT网络的有效连接，该MBAN集线器装置就能够由其回程接入点（AP）装置（在经由无线链路时）获得信道使用规则，或者由其信道调节器直接获得信道使用规则（在经由有线端口连接时），并相应地设置其ChannelEnabled。该装置将这一参数广播至与其网络相关联的其他MBAN装置。MBAN集线器装置仅选择所启用 的信道进行操作。一旦MBAN集线器装置失去了与保健IT网络的连接，其ChannelEnabled参数就复位至仅启用指定信道的默认值。 
在第一信道化方案中，非重叠信道的中心频率在MBAN频谱带内是固定的，并在要对主要用户频谱的一部分进行保护时，所述中心频率限制MBAN系统有效率地使用所述频谱。为了解决这一问题，第二信道化方案利用具有在所述MBAN频谱带内定义的信道步长（channel step）的重叠信道和包含在MAC层协议内的用以动态地启用/禁用这些重叠信道的新参数MacChannelEnabled。在图3中示出了所述第二信道化方案，其中，采用1MHz的信道步长定义35个重叠信道110。 
MAC层将原语/业务调用MLME-Set提供给上层协议，以设置参数MacChannelEnabled。MLME-Set原语依照是否能够启用MBAN频谱带内的重叠信道来检查来自上层的MacChannelEnabled的输入值是否是有效值。如果输入值不能启用MBAN频谱带内的那些相互重叠的信道的一部分，那么MLME-SET将其作为无效参数对待，并且不更新MAC参数MacChannelEnabled且向上层协议返回“无效输入参数”。否则，MLME-SET更新MacChannelEnabled，从而动态地更新MBAN系统能够访问的启用的MBAN频谱信道。这一输入值确认使得，即使在MBAN频谱内定义了重叠信道，但是仍然能够在MBAN频谱带内启用非重叠信道。这对于保持PHY/MAC实现的低复杂性很重要，因为例如在MBAN频谱带内至多有6个信道（非重叠信道）而不是30个定义的重叠信道需要管理，并且避免了因在保健设施内使用MBAN频谱内的重叠信道而引入的相邻信道干扰。 
在图4中示出了第三信道化方案，其中，定义了15个重叠信道110，从而在频谱使用效率和实现复杂性之间提供了很好的权衡。 
尽管三种信道化方案提供了相同的优点，但是第二种和第三种信道化方案与第一种信道化方案的差异在于MBAN频谱带内的非重叠信道不是固定的，并且其中心频率能够适用于主要用户频谱可用性，从而获得最佳的频谱效率。例如，如果MBAN协调器决定医院必须避免使用频谱的一部分，因为这样的频谱当前正被主要用户使用，那么上层协议可以接收MBANS信道调节器生成的信道使用规则，并调用MLME-SET来设置MacChannelEnabled以启用信道0、22、27和32，如图4所示。第二信道化 方案能够为保健设施内部署提供4个非重叠信道而不是第一信道化方案的3个非重叠信道，并获得更高的频谱效率。 
所述第二和第三信道化方案也能够无缝地并入所提出的系统架构，从而对MBAN频谱信道的使用进行调节。对于保健设施内部署而言，MBAN集线器装置的上层协议能够经由其与保健IT网络的回程连接从MBAN信道调节器得到信道使用规则。上层协议采用MLME-SET原语设置MAC参数MacChannelEnabled，从而动态的选择/启用MBAN频谱带内的非重叠信道进行MBAN操作。在MBAN集线器装置失去了其与保健IT网络的连接时，例如，当患者移动到医院外时，MacChannelEnabled复位至其默认值，通过所述默认值只能启用MBAN频谱带内的重叠信道。 
参考图5，其示出了MBAN系统的操作的流程图。在步骤200中，通过一个或多个医疗体域网（MBAN）装置收集患者数据。在步骤202中，禁止一个或多个MBAN使用预定义频谱的至少一部分，预定义频谱的部分被主要用户使用，因而是不可用的。在步骤204中定义了一种信道化方案，其中，所述预定义频谱的一个或多个信道对一个或多个MBAN装置是可访问的，所述信道化方案使得所述频谱的不被主要用户使用的一个或多个部分中的信道的数量最大化。在步骤206中，经由短程无线通信将所收集的患者数据从一个或多个MBAN装置通过MBAN系统传输至集线器装置。在步骤208中，经由长程无线通信将所收集的患者数据从所述集线器装置传输至中央监测站。 
已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解以上详细描述时可能想到修改和变更。应当将本发明解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们在所附权利要求或其等价要件的范围之内。 

Claims (20)

1.一种医疗系统，包括：
一个或多个医疗体域网（MBAN）系统（10），每一MBAN系统（10）包括：
一个或多个MBAN装置（12），其获取患者数据并经由短程无线通信与集线器装置（16）传输患者数据，经由所述短程无线通信传输所述患者数据是在预定义频谱之内；
所述集线器装置（16），其接收从所述一个或多个MBAN装置（12）传输的患者数据，并经由长程通信与中央监测站（34）进行通信；
信道调节器（40），其禁止所述一个或多个MBAN装置（12）利用所述预定义频谱的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述预定义频谱的部分被主要用户使用，因而不能被使用，并且所述信道调节器（40）定义一信道化方案，其中所述预定义频谱的一个或多个信道对所述一个或多个MBAN装置（12）是可访问的。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的医疗系统，其中，根据所接收到的频谱授权和监测到的所述预定义频谱的使用，所述信道调节器（40）生成用于所述一个或多个MBAN装置（12）的所述预定义频谱的信道使用规则。
4.根据权利要求2所述的医疗系统，其中，所述信道使用规则禁止所述一个或多个MBAN装置（12）在所述预定义频谱内的一个或多个信道上进行传送。
5.根据权利要求3和4中的任一项所述的医疗系统，其中，所述信道调节器（40）包括：
支持信道使用规则的定制的接口（50）。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的医疗系统，其中，所述信道化方案使得所述频谱不被主要用户使用的一个或多个部分内的信道的数量最大化。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的医疗系统，其中，信道化方案定义了在所述预定义频谱内的只能在保健设施内访问的一个或多个非重叠信道，并且定义在所述预定义频谱内的能够在任何地方访问的一个或多个重叠信道。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的医疗系统，其中，所述信道调节器（40）定义一信道化方案，其中，在所述预定义频谱内有一个或多个重叠信道，从而优化所述预定义频谱的一个或多个可用部分的使用。
9.根据权利要求8所述的医疗系统，其中，MAC参数动态地启用或禁用对每一定义的信道的访问。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的医疗系统，其中，所述一个或多个MBAN装置（12）具有足够低的功率，使得所述短程无线通信局限于医疗设施内，并且其中，所述信道调节器（40）为其医疗设施定义定制信道化方案。
11.一种方法，包括：
通过一个或多个医疗体域网（MBAN）装置（12）收集患者数据；
禁止一个或多个MBAN装置（12）利用预定义频谱的至少一部分；
经由短程无线通信将所收集到的患者数据从所述一个或多个MBAN装置（12）通过MBAN系统（10）传输至集线器装置（16），其中经由短程无线通信的传输是在预定义频谱之内；以及
经由长程无线通信将所收集到的患者数据从所述集线器装置（16）传输至中央监测站（34）。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
根据所监测到的所述预定义频谱的使用，生成用于所述一个或多个MBAN装置（12）的所述预定义频谱的信道使用规则。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
根据所述信道使用规则，禁止所述一个或多个MBAN装置（12）在所述预定义频谱内的一个或多个信道上进行传送。
14.根据权利要求12-13中的任一项所述的方法，还包括：
根据信道化方案，定义所述预定义频谱的对于所述一个或多个MBAN装置（12）是能访问的一个或多个信道。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其中，所述信道化方案定义在所述预定义频谱内的只能在保健设施内访问的一个或多个非重叠信道，并且定义在所述预定义频谱内的能够在任何地方访问的一个或多个重叠信道。
16.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中，所述信道化方案定义在所述预定义频谱内的一个或多个重叠信道，并且MAC参数动态地启用或禁用对每一定义的信道的访问。
17.一种方法，包括：
通过一个或多个医疗体域网（MBAN）装置（12）收集患者数据；
禁止所述一个或多个MBAN装置（12）利用预定义频谱的至少一部分，所述预定义频谱的部分被主要用户使用，因而不能被使用；
定义一信道化方案，其中所述预定义频谱的一个或多个信道对所述一个或多个MBAN装置（12）是可访问的，所述信道化方案使所述频谱不被主要用户使用的一个或多个部分内的信道的数量最大化；以及
经由短程无线通信将所收集到的患者数据从所述一个或多个MBAN装置（12）通过MBAN系统（10）传输至集线器装置（16），其中经由短程无线通信进行传输是在预定义频谱之内。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
定义用于其他医疗设施的定制信道化方案，其中，在所述预定义频谱中有一个或多个重叠信道，从而优化所述预定义频谱中的一个或多个可用部分的使用。
19.一种医疗系统，包括：
一个或多个处理器，其被编程为执行根据权利要求10-18中的任何一项所述的方法。
20.一种包含软件的计算机可读介质，在将所述软件加载到处理器内时，所述软件对所述处理器进行编程以执行根据权利要求10-18中的任何一项所述的方法。
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