CN109474458B - 区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，包括：应用及网络切片划分；本地医疗信息系统用户终端通过MEC主机的认证中心完成认证和鉴权，以实现与MEC主机的信息交互，从而本地医疗信息系统的数据通过数据整合节点、数据开放节点存储至MEC主机内的数据存储节点中；各数据存储节点中的数据基于应用与网络切片之间的匹配管理，按照应用种类经由相应等级的网络切片被传送至区域医疗信息平台内。本发明利用5G网络的网络切片、MEC架构和大数据Hadoop架构设计，提供了一种新型的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，实现了数据的整合与共享。

Description

区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法

技术领域

本发明涉及一种基于5G网络架构实现的将区域医疗信息平台接入各地医疗信息系统，完成区域医疗信息平台与本地医疗信息系统的数据整合和共享的方法，属于信息整合和共享技术领域。

背景技术

随着医疗信息化的发展，医疗信息量越来越庞大，且由于历史原因，各医疗机构通常基于独立构建的医疗信息系统对各自机构进行着信息化管理，因而这种状况便造成了医疗行业的数据呈现“分散化、碎片化、低透明度、语义复杂性”等不良特征。

随着互联网技术的快速发展，大数据的应用获得了快速发展。大数据技术的优势在于，采用分布式存储和处理，将传统高性能服务器和存储的硬件资源转换成了低性能、低成本、数量庞大的服务器和存储资源。但是，面对如今各医疗机构独立建设和运维的封闭式医疗信息系统，各医疗机构进行大数据接入和共享存在以下问题：

1)需要大量高带宽信道接入部署大数据服务器群的数据中心(IDC)，但由于各区域的医疗机构距离数据中心的距离不一样且位置分散，因此会带来施工难度大、维护困难等问题。

2)各区域的医疗机构需要申请无线、光纤等通信链路来接入数据中心，势必造成投资大，且占据大量高带宽链路的问题。

3)医疗机构的不同应用对带宽和延时的要求不同，采用单一的系统架构很难满足各区域的医疗机构不用应用的需求。

4)数据中心离医疗机构用户终端较远，影响了用户的体验，例如在视频资料分析共享，可能会造成较大的延时，使用效果不佳。

由此可见，设计出一种方便、快捷、成本低、运维效果良好的将各地医疗信息系统接入区域医疗信息平台，来实现本地医疗信息系统与区域医疗信息平台数据整合和共享的技术方案，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其实现了区域医疗信息平台快捷有效接入本地医疗信息系统的目的，完成了区域医疗信息平台对本地医疗信息系统的数据整合和共享，易实施，运维成本低，不存在占据大量高带宽链路等问题，可满足各区域的医疗机构不用应用的需求，用户体验好。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于，它包括步骤：

1)应用及网络切片划分，包括：根据设定的切片等级，对核心网络的网络切片进行划分，划分为若干等级的网络切片；根据设定的应用种类，对本地医疗信息系统的应用进行划分，划分为若干种类的应用；对每个种类的应用进行匹配管理，使每个种类的应用与相应一等级的网络切片建立对应关系；

2)本地医疗信息系统的用户终端通过接入管理节点，基于离用户终端最近的MEC主机内构建的认证中心完成认证和鉴权，以实现与MEC主机的信息交互，从而本地医疗信息系统的数据通过数据整合节点进行数据处理后基于数据开放节点内的数据操作指令而存储至MEC主机内构建的数据存储节点中；

3)各数据存储节点中存储的数据基于应用与网络切片之间的匹配管理，按照所属应用种类经由相应等级的网络切片被传送至区域医疗信息平台内，从而完成区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的目的。

本发明的优点是：

本发明基于5G网络架构实现，为区域医疗信息平台接入各区域医疗机构的医疗信息系统提供了快捷有效的接入方式，不仅可以降低运维成本，还可以应对突发高峰流量的响应需求，促进了医疗大数据的积累、挖掘、可视化，快速促进了医疗卫生行业的信息化发展，完善了医疗行业体制的同时，促进了5G网络的推广。

附图说明

图1是实施本发明方法所依赖的5G网络架构示意图。

图2是应用及网络切片划分的一实施例示意图。

具体实施方式

第五代移动通信(5G)网络这种新型的架构体系为区域信息化共享和整合提供了机会。本发明区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法即利用5G网络的网络切片(NS，Network Slicing的缩写)、MEC(Mobile Edge Computing的缩写，移动边缘计算)架构和大数据Hadoop架构而设计，是一种新型的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，即区域医疗信息平台与若干本地医疗信息系统之间实现对接的方法。

MEC架构在无线接入网(Radio Access Network，RAN)内提供IT服务环境、计算和存储功能，可以实现传统网络架构不方便完成的功能。由于MEC架构更加靠近用户终端，因此其可使得已有的本地医疗信息系统更加方便地接入，施工便捷，实施难度小，节省线路投资，响应用户请求迅速，大大提高了系统性能。

网络切片技术是5G网络中一个重要的网络架构。网络切片技术是将一个物理网络切割成多个端到端的虚拟网络，各虚拟网络之间是逻辑独立的，每个虚拟网络具备不同的功能特点，面向不同应用的需求。

如图1，本发明区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法包括步骤：

1)应用及网络切片划分，包括：

根据设定的切片等级，对核心网络(CN)20的网络切片21进行划分，划分为若干等级的网络切片21；

根据设定的应用种类，对本地医疗信息系统40的应用45进行划分，划分为若干种类的应用45；

对每个种类的应用45进行匹配管理，通过应用与切片匹配器23使每个种类的应用45与相应一等级的网络切片21建立对应关系；

2)本地医疗信息系统40的用户终端41通过接入管理节点44，基于离用户终端41最近的MEC主机30内构建的用于用户认证和权限管理的认证中心31完成认证和鉴权，以实现与MEC主机30的信息交互，从而本地医疗信息系统40的数据通过数据整合节点42进行数据处理后基于数据开放节点43内的数据操作指令而存储至MEC主机30内构建的用于分布式存储数据的数据存储节点(DataNode)32中，离用户终端41最近的MEC主机30的选定这种设计可以有效提高本地医疗信息系统40的访问性能；

3)各数据存储节点32中存储的数据基于应用45与网络切片21之间的匹配管理，按照所属应用种类经由相应等级的网络切片21被传送至区域医疗信息平台10内，从而完成区域医疗信息平台10接入本地医疗信息系统40的目的。

在实际实施中，根据本地医疗信息系统40的各应用45对通信信道QoS(服务质量)需求的不同来设定切片等级，例如，如图2，根据带宽和延时大小设定六个切片等级，从而核心网络20的网络切片21被划分为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6六个等级的网络切片。

在实际实施中，根据本地医疗信息系统40的各应用45对存取频率和延时要求的不同来设定应用种类，例如，如图2，本地医疗信息系统40的应用45被划分为居民健康档案、电子医疗记录、医疗信息管理应用、临床数据管理应用、医学影像应用、视频交互应用，共6类应用。

在实际实施中，匹配管理包括步骤：

a)读取一应用45的应用特征值{W_a，D_a，I_a，F_a}，其中：W_a代表应用的带宽，D_a代表应用的延时，I_a代表应用的重要性，F_a代表应用的使用频率；

b)读取各等级的网络切片21的切片特征值

其中：W_s代表网络切片的带宽，D_s代表网络切片的延时，I_s代表网络切片的重要性，F_s代表网络切片的使用频率，i∈{Q1，Q2，Q3，Q4，......}，i为正整数，也就是说，W_s ⁱ代表第i等级的网络切片21的带宽，

代表第i等级的网络切片21的延时，

代表第i等级的网络切片21的重要性，F_s ⁱ代表第i等级的网络切片21的使用频率；

c)针对每个等级的网络切片21，计算网络切片21的切片特征值与此应用45的应用特征值之间的欧式距离P_i ²，其中：

d)取最小的欧式距离所对应的网络切片21的等级，从而此等级的网络切片21与此应用45建立对应关系。

在本发明中，本地医疗信息系统40内构建了数据整合节点42、数据开放节点43、接入管理节点44，其中：

数据整合节点42用于将本地的源数据(例如来自于本地的应用数据库、各类资料库、图像库、视频库等)抽取成数据集，然后对数据集进行维度转换、连接、清洗和汇总处理而得到结果数据集，从而将结果数据集基于数据开放节点43输出存储至MEC主机30内的数据存储节点32中。

数据开放节点43用于存储基于计算模型转换得到的各类数据操作指令，以便于本地区域医疗信息系统40与MEC主机30之间进行数据操作。

接入管理节点44用于本地医疗信息系统40的用户终端41通过MEC主机30的认证中心31完成认证和鉴权，以实现与MEC主机30的信息交互。

在本发明中，MEC主机30优选采用大数据Hadoop架构，大数据Hadoop架构的底层是HDFS(Hadoop Distributed File System的缩写，分布式文件系统)，其中：存储在HDFS中的文件先被分成块，然后将这些块分别复制到各数据存储节点32中；数据存储节点32的基本单元是块，每个块对应一个用于标识数据所属应用种类的元数据信息文件(元数据是一种描述数据的数据，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能，分布式数据存储用元数据来描述数据的存储位置等)；数据开放节点43用于存储基于大数据Hadoop架构的Map-Reduce计算模型转换得到的各类数据操作指令。

如图1，在核心网络20的网络切片21中部署有用于管理和标记数据存储节点32内存储的数据所属应用种类的名字节点(namenode)25以及用于记录对数据存储节点32所做数据操作的辅助元数据节点24(如利用editslog和FsImage文件记录HDFS所经历的数据操作过程)。

如图1，在MEC主机30中部署有虚拟空间管理模块33、区域医疗应用管理模块34，其中：

虚拟空间管理模块33用于对MEC主机30中用于存储数据的虚拟存储空间进行分配、回收和空间调整，以满足待存储的数据和MEC主机内的各模块对存储空间大小不断变化的需求。

区域医疗应用管理模块34用于实现数据查询、数据分析以及各类数据类应用在MEC主机30中的部署、服务配置、性能监测和资源调度管理情况。

如图1，在MEC主机30内用虚线示出的移动边缘平台35、虚拟化基础设施36等是MEC主机30原有的结构。

在实际实施中，本地医疗信息系统40的用户终端41可通过数据开放节点43对存储在数据存储节点32内的数据执行各类数据操作指令(诸如查询、统计等)，并接收返回的数据结果。

在本发明中，本地医疗信息系统40为地方医疗机构独立创建的医疗信息系统，医疗信息系统负责对医疗机构的信息(数据)进行管理。各个区域的医疗机构的医疗信息系统之间具有数据分散化、碎片化、低透明度、语义复杂性等不良特征。

区域医疗信息平台10是一种将分散的各个区域的医疗机构的医疗信息系统内的信息(数据)整合在一起存储起来的系统，以实现各个区域的医疗机构的医疗信息系统之间的数据整合和共享。

以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于，它包括步骤：

1)应用及网络切片划分，包括：

根据设定的切片等级，对核心网络的网络切片进行划分，划分为若干等级的网络切片，其中，根据本地医疗信息系统的各应用对通信信道QoS需求的不同来设定切片等级；

根据设定的应用种类，对本地医疗信息系统的应用进行划分，划分为若干种类的应用，其中，根据本地医疗信息系统的各应用对存取频率和延时要求的不同来设定应用种类；

对每个种类的应用进行匹配管理，使每个种类的应用与相应一等级的网络切片建立对应关系，其中，匹配管理包括步骤：

a)读取一应用的应用特征值{W_a,D_a,I_a,F_a}，其中：W_a代表应用的带宽，D_a代表应用的延时，I_a代表应用的重要性，F_a代表应用的使用频率；

b)读取各等级的网络切片的切片特征值

其中：W_s代表网络切片的带宽，D_s代表网络切片的延时，I_s代表网络切片的重要性，F_s代表网络切片的使用频率，i为正整数；

c)针对每个等级的网络切片，计算网络切片的切片特征值与此应用的应用特征值之间的欧式距离P_i ²，其中：

d)取最小的欧式距离所对应的网络切片的等级，从而此等级的网络切片与此应用建立对应关系；

2)本地医疗信息系统的用户终端通过接入管理节点，基于离用户终端最近的MEC主机内构建的认证中心完成认证和鉴权，以实现与MEC主机的信息交互，从而本地医疗信息系统的数据通过数据整合节点进行数据处理后基于数据开放节点内的数据操作指令而存储至MEC主机内构建的数据存储节点中；

3)各数据存储节点中存储的数据基于应用与网络切片之间的匹配管理，按照所属应用种类经由相应等级的网络切片被传送至区域医疗信息平台内，从而完成区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的目的。

2.如权利要求1所述的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于：

本地医疗信息系统内构建了所述数据整合节点、所述数据开放节点、所述接入管理节点，其中：

所述数据整合节点用于将本地的源数据抽取成数据集，然后对数据集进行维度转换、连接、清洗和汇总处理而得到结果数据集，从而将结果数据集基于所述数据开放节点输出存储至所述MEC主机内的所述数据存储节点中；

所述数据开放节点用于存储基于计算模型转换得到的各类数据操作指令，以便于本地区域医疗信息系统与所述MEC主机之间进行数据操作；

所述接入管理节点用于本地医疗信息系统的所述用户终端通过所述MEC主机的所述认证中心完成认证和鉴权，以实现与所述MEC主机的信息交互。

3.如权利要求1所述的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于：

所述MEC主机采用大数据Hadoop架构，大数据Hadoop架构的底层是HDFS，其中：存储在HDFS中的文件先被分成块，然后将这些块分别复制到各所述数据存储节点中；所述数据存储节点的基本单元是块，每个块对应一个用于标识数据所属应用种类的元数据信息文件；所述数据开放节点用于存储基于大数据Hadoop架构的Map-Reduce计算模型转换得到的各类数据操作指令。

4.如权利要求1所述的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于：

在所述核心网络的所述网络切片中部署有用于管理和标记所述数据存储节点内数据所属应用种类的名字节点以及用于记录对所述数据存储节点所做数据操作的辅助元数据节点。

5.如权利要求1至4中任一项所述的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于：

在所述MEC主机中部署有虚拟空间管理模块、区域医疗应用管理模块，其中：

虚拟空间管理模块用于对所述MEC主机中用于存储数据的虚拟存储空间进行分配、回收和空间调整，以满足待存储的数据和所述MEC主机内的各模块对存储空间大小不断变化的需求；

区域医疗应用管理模块用于实现数据查询、数据分析以及各类数据类应用在所述MEC主机中的部署、服务配置、性能监测和资源调度管理情况。

6.如权利要求1所述的区域医疗信息平台接入本地医疗信息系统的方法，其特征在于：

本地医疗信息系统的所述用户终端通过所述数据开放节点对存储在所述数据存储节点内的数据执行各类数据操作指令，并接收返回的数据结果。

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