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5G智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书(11页).pdf

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5G智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书(11页).pdf

1、5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 1 2019/10/31 上午9:441 5G智慧医疗专网场景价值和驱动力 1.1、智慧医疗发展现状 1.2、面临的主要挑战 1.3、面向智慧医疗的5G应用和演进 1.4、5G智慧医疗专网的特有价值2 5G智慧医疗专网SA弹性切片的关键技术 2.1、端到端弹性切片概念模型 2.2、端到端切片技术介绍 2.2.1、无线切片技术 2.2.2、SPN承载网切片技术 2.2.3、核心网切片技术 2.3.4、医疗专网MEC关键技术 2.3.5、业务SLA可视和可控技术3 5G智慧医疗专网SA弹性切片解决方案4 总结和建

2、议目 录C a t a l o g0203030406070809097CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 2 2019/10/31 上午9:445G智慧医疗专网场景价值和驱动力5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书前 言 网络切片是5G时代的一个非常重要的特征和应用场景,通过对同一物理网络进行切片划分,能够更好的满足5G场景下的不同业务对网络SLA的不同服务质量要求,同时可以更好更快速的提供新型业务的部署能力。如何利用5G SA网络对行业应用进行业务质量保证,通过对5G SA网络的端到端切片可以解决不同行业用户对网络的不同质量要求,最大化的利用5G网络的资源

3、。作为5G网络的重要组成部分,无线、承载以及核心网如何支持网络切片也是人们关注的热点。本文介绍了5G SA网络切片基本概念和当前可能使用的切片技术和方案,重点描述切片技术如何在5G医疗行业专网组网中进行应用和建设方案,可用于5G智慧医疗专网行业指导和建议使用。01025G智慧医疗专网场景价值和驱动力5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 3 2019/10/31 上午9:441.1 智慧医疗发展现状2008 年底,“智慧医疗”概念首次被提出,设想把物联网技术充分应用到医疗领域,建立以病人为中心的医疗信息管理和服务体系,旨在提升医疗护理效率、降低医疗

4、开销和提升医疗健康服务水平。智慧医疗的概念已经应用到医疗信息互联、共享协作、临床创新、诊断科学以及公共卫生预防等各个方面。智慧医疗是应用移动通信、互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能等先进的信息通信技术,建立以电子病历为核心的医疗信息化系统平台,将患者、医护人员、医疗设备和医疗机构等连接起来,通过丰富的智能医疗应用、智能医疗器械、智能医疗平台等,实现在诊断、治疗、康复、预防、健康管理等各环节的高度信息化、自动化、移动化和智能化,为人们提供高质量的医疗服务。近年来,我国智慧医疗建设快速发展,主要得益于国家政策的支持和信息通信技术的发展。物联网、互联网、大数据、云计算等信息技术的快速发展为智慧

5、医疗提供技术支撑,国务院办公厅、国家发改委、国家卫健委、工信部、科技部等部委陆续出台了健康中国2030,“十三五”国家信息化规划、“十三五”医改规划、“十三五”卫生与健康规划、“互联网+医疗”、“远程医疗”和“互联网医院”等一系列利好政策极大加快了我国医疗信息化改革进程。例如:2018年4月,国务院正式下发关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见,系统地提出完善“互联网+医疗健康”服务及支撑体系,旨在让信息通信技术向生产、生活等各行各业渗透,“互联网+”时代智慧医疗将成为医疗服务发展的新契机。1.2 面临的主要挑战 我国医疗信息化建设虽然取得了一定的阶段性成果,但还处于发展探索阶段。总体而言,目

6、前医疗信息化行业面临着诸多挑战,主要体现在以下几个方面:(1)传统建设模式创新不足目前我国医疗卫生行业建设离不开政府的协助,传统信息化系统成本高,导致信息化建设的周期漫长,此外信息维护费用不足也会导致医疗服务质量下降。(2)数据存在泄露风险医疗信息系统采集病人大量的健康信息,如电子病历、医疗影像等,部分医疗机构因信息安全机制不健全,导致病人个人隐私、医疗数据泄漏的现象层出不穷,医院内网缺乏用户鉴权、数据甚至公开接入Internet网络,病人隐私数据存在泄漏与被篡改的风险。(3)数据资产冻结共享难在医院信息化改造进程前期,由于各医疗机构医疗信息系统标准不统一,医院内部各部门之间和跨医院之间缺乏临

7、床信息共享和交换,医院的数据整合性不高,导致医院内部各科室之间医疗信息烟囱林立。我国医院经过多年的信息化发展,积累了海量的数据,目前可利用、可开发、有价值的数据80%左右都在医院手上,但医院之间健康数据不流通、共享难,医疗数据资源利用率低。1.3 面向智慧医疗的5G应用和演进随着我国新医疗改革的持续深入以及5G通信技术的快速发展,各大医疗机构都在借助于互联网、物联网、移动边缘计算等新技术,积极探索“互联网+医疗”新模式,以优化医疗服务流程,提升民众就医服务质量,推进智慧医疗事业发展。根据卫建委指导发布的基于5G技术的医院网络建设标准,当前医院涉及的主要智慧医疗应用和对应的网络指标需求如下。(2

8、)5G应急救护车应急救援是指急救人员、救护车、应急指挥中心和医院之间通过相互沟通协作开展的医疗急救服务。在疾病急 救和自然灾害救援现场,医疗人员需要紧急进行患者伤情 检查,并将检查结果传输到应急指挥中心和医院,同时针对疑难病情患者,通过移动终端由医院进行远程救治指导。在急救车转运途中,医疗人员可通过移动终端调阅患者电子病历信息,通过车载移动医疗装备持续监护患者生命体征,并通过车载摄像头与远端专家会诊病情协同诊断治疗。应急救援现场和救护车移动途中,均为室外环境,需要广域覆盖的网络。另外,医疗信息传输的安全性和可靠性需要做专门保障。(1)5G远程会诊远程会诊是指由邀请方通过远程医疗协作平台,提出申

9、请并提供患者临床病历资料和影像资料,包括医学影像设备采集的图像数据及部分视频数据,通过5G信息化网络传输,受邀方获取患者影像资料后出具诊断结论。远程实时会诊基于高清视频,部分业务还需实时回传患者端的医疗操作手法,因此需要网络提供大带宽和低时延的通信保障。03045G智慧医疗专网场景价值和驱动力5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 4 2019/10/31 上午9:44(4)5G远程手术示教基于5G网络高带宽、低延时的特性,远程手术直播打破了诸如手术卫生、手术安全、手术空间等限制,极大限度的展现真实的手术场景,大大提高了医院教学效率。通过手术影像直

10、播及影像信息化技术,为医护人员提供更加便捷的学习渠道,为医院培养人才,从而更好的服务社会、服务病人。(3)5G导诊机器人智能导诊是指采用人脸识别、语音识别、远场识别等技术,通过各种人机交互终端,可以执行挂号、科室分布及就医流程引导、身份识别、数据分析、知识普及。由于智能导诊机器人需要和服务器端通信,且要在院区内自由行走,故对覆盖和传输速率有较高要求。另一方面,由于导诊机器人需要实时和用户交流,故要求更低的网络时延。手术室设备多,线缆乱,影响医护人员手术操作活动,且地板上的网线有绊倒医护人员的风险造成安全隐患,所以手术室对无线通信需求强烈,要求覆盖良好。(5)5G+VR探视VR探视采用5G、VR

11、、视频通讯等技术,通过在ICU、NICU或隔离区监护室顶部等位置安装360高清全景摄像头,搭建5G高清视频远程探视系统,家属戴上VR眼镜,就可以“身临其境”实时看到患者诊疗的情况。AR/VR探视对于影像数据传输有较高的要求,网络业务需求和视频交互类相似。从以上业务的网络需求考虑,当前的4G网络已无法满足医院各应用的网络需求,亟需高容量、低延时、高可靠的通信网络支撑。1.4 5G智慧医疗专网的核心价值5G智慧医疗专网是一种基于5G网络技术开发的,可以提供高速率、大连接和低时延的网络服务。该服务符合国家卫健委关于建设5G医疗网络的指导精神,不仅可以为医疗行业客户提供优质的数据连接,更可以提供一个扩

12、展性很强的应用平台,支撑医院各种业务,助力医院实现智能化、信息化。行业用户选择5G智慧医疗专网,可以享受到“快速、可靠、灵活”的网络福利。快速5G智慧医疗专网从两个方面确保了行业客户的快速网络需求:1)独享的网络带宽,确保客户在任何时候都可以达到目标速率,从而保障业务能够正常进行;2)下沉的边缘计算,保障客户的数据流快速处理和传输,提供超低时延的网络应用。可靠随着患者的病历信息和医院管理信息等数据的剧增,数据安全问题已经刻不容缓。5G智慧医疗专网特有的MEC下沉方式同样也带来了数据安全性的提升。通过将MEC部署在院区内部实现了数据不出院区,真正保证数据在物理上的安全。另一方面,电信级的5G智慧

13、医疗专网提供更优质的网络服务,如移动性、智慧运维等,可保障各种行业应用随时随地的正常使用。灵活5G智慧医疗专网基于AI、云、物联网和大数据等核心能力,提供了一种综合的网络服务平台。医院可以在其上灵活构建各种应用,提高医院工作效率,实现医院业务智能化、高效化,同时为患者提供各种优质的就医体验。05065G智慧医疗专网场景价值和驱动力5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 5 2019/10/31 上午9:445G智慧医疗专网SA弹性切片的关键技术3GPP根据网络架构的演进定义了NSA(Non-Stand Alone)和SA(Stand Alone)两

14、种5G业务的组网模式。NSA模式指的是以4G基站作为控制面锚点,接入4G核心网或5G核心网的组网模式,也就是说使用现有的4G基础设施,进行5G网络的部署。NSA模式是一种过渡方案,仅能支持eMBB业务,大部分5G特性不能实现,当前阶段公众用户的5G业务会在NSA模式下运行;而SA是5G的标准组网模式,采用5G基站作为控制面锚点,接入5G核心网,5G的核心新技术比如端到端切片可以在SA模式下支撑各种创新业务运行,满足不同业务的SLA要求。5G时代要发展行业应用,需要更大的上行带宽支撑视频回传,需要更低的时延支持即时远程控制,需要MEC或边缘计算支持用户数据存储不出院区,需要更稳定的业务SLA保证

15、行业应用的体验。5G SA模式下的端到端弹性切片技术可以满足上述这些业务需求。2.1 端到端弹性切片概念模型3GPP在5G系统中,强调了网络架构的灵活性和业务适应性,基于网络切片技术,从过往系统针对所有业务无差别地提供承载能力,转型升级为根据不同业务的特征与承载需求开展定制优化服务。网络切片成为达成这一目标的关键概念。一个网络切片意味着“在一个物理网络中,将相关的业务功能、网络资源组织在一起,形成一个完整、自治、独立运维的逻辑网络,满足特定的用户和业务需求”(3GP-P)。基于这种定义对整个网络可以分为多个切片网络,分别为不同的业务场景适配不同切片网络。如下图所示:通过对物理网络进行切片之后,

16、可以为不同业务场景建立虚拟专用网络,比如医疗行业的专用网络,能够为医疗行业用户专用,相比传统的物理专网建设方式,能够更高效的利用公众通信资源,更全面的实现医疗行业的网络覆盖,提供高质量网络通信环境,保证网络隔离效果。网络端到端切片贯穿在5G网络中无线接入、有线传输、核心网以及业务MEC平台等多个网络单元,是网络建设中的重要一环。为了保障网络环境的整体稳定性,需要在各个网络单元分别完成切片并保证切片网络的SLA质量。 在网络端到端切片的具体实施与部署过程中,可以选择弹性切片的模式,动态弹性调整切片的带宽大小,即时满足业务带宽的需求;按需弹性部署切片的部署位置,根据业务场景选择连接网络核心位置的5

17、G核心网还是连接网络边缘位置的UPF/MEC,从而保障医疗专网良好的自适应能力与灵活部署能力。同一个物理网络上创建多个5G网络分片(NGMN)07085G智慧医疗专网SA弹性切片的关键技术5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 6 2019/10/31 上午9:44G.MTN/FlexE技术应用场景2.2 端到端切片技术介绍2.2.1 无线切片技术无线切片在5G SA端到端弹性切片技术方案中负责无线接入侧的业务隔离和SLA保障,可以联合核心网和SPN承载网,共同调整端到端的专用传输资源,从端到端的角度保障业务SLA要求。根据单个无线切片的实现方案,

18、将具体的切片实施方式分为四类:QCI切片,空口资源切片,逻辑基站/gNB切片,物理切片,从多个维度满足行业客户对专属网络服务的差异化需求。2.2.2 SPN承载网切片技术SPN承载网切片是端到端弹性切片技术方案中至关重要的一环,负责连接无线接入切片和核心网切片,承担着大带宽网络联接条件下业务数据长/短距离安全传输,以及严格物理隔离和稳定业务SLA保障的重要职责。SPN承载网建设的最终目标是保证承载网所承载的业务服务质量SLA,采用网络切片技术是保证业务服务质量的关键技术手段。当前SPN承载网络资源对外最直接的体现就是网络的带宽、网络接口使用,如何保证带宽和网络接口的“专用”就需要SPN承载网切

19、片的主要技术G.MTN/FlexE(灵活以太技术)。光互联网论坛OIF定义了以太端口子通道技术G.MTN/FlexE。G.MTN/FlexE是在MAC和PCS层之间定义一个时隙shim层,例如对100G 物理层划分为20个时隙,每个时隙带宽为5G,按照5G颗粒倍数进行带宽分配;一个以太端口被按时隙最多可以切分成20个子通道,每个子通道在转发上独占5G带宽,互不影响,子通道具备自己独有的转发队列和buffer,具有传统以太端口的转发特征。G.MTN/FlexE技术可以用于对一个链路和端口的硬隔离切分,网络切片应用该技术可以做到在硬件资源上共享同一个端口同一根光纤链路,但转发面互相硬件隔离互不影响

20、。G.MTN/FlexE技术应用的技术场景,如下图所示:SPN承载网切片就是运用G.MTN/FlexE的通道化应用场景,在大管道物理端口上通过G.MTN/FlexE的时隙复用划分出若干个子通道端口,把这些子通道端口切片划分网络切片的不同切片中,通过硬件的时隙复用实现各个切片之间的业务在转发层面上完全隔离,相比其他转发隔离技术具有更好的隔离效果,主要体现为G.MTN/FlexE子接口的隔离主要是基于MAC和PHY层之间的时隙隔离,各个G.MTN/-FlexE子接口处理数据时不受其他G.MTN/FlexE子接口影响,从而实现了网络切片的隔离保证,承载在这些接口上的业务互相之间是完全隔离的。目前,业

21、界最精细粒度的G.MTN/FlexE硬切片是1Gbps。同时在1Gbps粒度的G.MTN/FlexE切片内还可以进一步为不同业务分割出子切片,这些子切片的大小可以做到Mbps级动态可调,充分保证不同业务的SLA要求。这种切片嵌套技术为SPN承载网切片在5G医疗专网实际部署中提供了两种方案:专享通道和优享通道。专享通道方案即为医疗行业应用建立专有切片网络,对承载网络内部划分专有接口和带宽,绑定专享业务隧道,采用专有FlexE接口进行承载。通过FlexE接口的刚性管道满足医疗专网的业务流量和业务隔离要求。优享通道方案通过QoS参数与无线和核心网的切片连接,绑定专有业务隧道和FlexE接口,保证医疗

22、业务与同一切片内的其他业务隔离转发。适用于特殊的医疗应用场景,比如,应急救护对突发性、移动性、安全性要求严格,在网络发生拥塞的情况下也要优先保证该业务的服务质量。(1) QCI切片技术方案QCI切片技术采用 5G QoS参数来提供差异化的SLA保障,能提供位置、用户、业务级别的SLA差异化保障。5G QoS特性可以灵活选择标准的 5QI 和可扩展的 5QI。标准化的 5QI 映射表提供了 22 种不同的场景配置需求,涵盖了从带宽、延时、优先级以及丢包率等多种维度的选择。(2) 空口资源切片技术方案空口资源切片是空口资源切片,综合带宽单元 BWP、站点、波束方向等多个维度的半静态资源分配,保障面

23、向垂直行业无线网络的性能。在QCI调度的基础之上,先进行一层空口资源的隔离,通过静态或半静态预留一定的空口资源给行业专网,从而减少公网切片和私网切片在空口资源上的冲突可能性,达到提升专网性能和可靠性的目的。 (3) 逻辑基站/gNB切片技术方案在空口资源切片的基础上,逻辑基站/gNB切片提供逼近于物理专网的独立的生命周期管理和安全隔离,可以大幅提升专网的可靠性。逻辑基站/gNB切片是基于共享的基础设施,为行业客户提供资源分配的新维度,并提供网络隔离、专网差异化能力和SLA保障,从而可以有效支持可规模化的2B行业模式。逻辑基站/gNB切片是在一定区域范围内通过可管理的全连通网络(物理或逻辑)互联

24、起来的一组基站的集合,在集合内完成无线网络资源的统一管控。逻辑基站/gNB切片是在逻辑上分配无线网络资源,从而在一个区域内形成多个逻辑上的行业专网,每个逻辑行业专网包括一定数量的无线网络资源。根据应用场景不同,可分为运营商公网切片,或多个行业切片。在行业切片之上,可以叠加行业客户定制化的资源如频谱、站点以及行业业务场景所需要的网络能力如高精度定位、网络隔离等。如下图:(4)物理切片技术方案直接采用独立频点(比如4.9G)部署行业专属网络,具有最大的空口传输灵活性(空口参数集、帧结构等),支持差异化的行业需求;gNB公网切片1gNB行业切片1gNB行业切片2物资资源层(BBU等)09105G智慧

25、医疗专网SA弹性切片的关键技术5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 7 2019/10/31 上午9:442.2.3 核心网切片技术3GPP 标准定义了端到端切片总体架构,其满足资源保障、安全性、可靠性 / 可用性等多方面的隔离诉求。具体到各技术域,可以支持多种不同的资源隔离与共享方式,以适配不同等级的性能、功能以及隔离诉求。5G核心网是基于虚拟化技术部署,核心网功能设计及架构是基于服务化架构,因而核心网可更加灵活地支持网络功能定制化、切片隔离、基于切片的资源分配。核心网管理可以对终端可接入的切片标识进行分配与更新,完成切片接入流程与安全校验的主

26、要功能。2.2.4 医疗专网MEC关键技术面向智慧医疗的5G移动边缘计算(MEC)是在医疗场景部署的多级边缘计算技术体系。该体系面向智慧医疗多样化需求,将边缘计算节点弹性部署于基站侧、基站汇聚侧或者核心网边缘侧,为医疗提供多种智能化的网络接入以及高带宽,低时延的网络承载,并依靠开放可靠的连接、计算与存储资源,支持多生态业务在接入边缘侧的灵活承载。(1)医疗专网MEC业务架构5G移动边缘计算将为智慧医院业务架构带来更多的网络能力、灵活性、可靠性和安全性,极大地提升智慧医疗信息化基础设施的能力,促进以信息流为中心的新一代智慧医疗架构的建设。智慧医院原有业务基础架构在不改变的情况下,可以将5G智慧医

27、疗器械和终端,通过5G医疗专用切片网络,以无线的方式接入5G移动边缘计算节点,通过该节点提供的计算、缓存、转发和API网关等基本能力以服务的方式接入。边缘计算的技术体系包括边缘计算节点设备和边缘计算能力管理平台,提供多种开放能力。(2)医疗专网MEC技术业务智能感知边缘计算将会实现对医疗业务的智能感知,一方面包括了对不同业务所需的计算、存储、网络资源的感知以及分配,另一方面包括对业务权限的感知。不同的医疗业务对网络资源的需求体现出明显的差异性,例如医疗数据的上传,需要边缘节点进行数据的加密和清洗,从而保障数据的安全;远程医疗等场景可能对网络的实时性以及带宽有着苛刻的要求。边缘计算节点可以识别不

28、同的业务,并对业务所需资源进行智能的分配,保证各个业务的顺利进行。边缘智能将人工智能与边缘计算相结合,将会促进边缘节点的智能化发展,从而更好的支撑未来医疗领域的业务。一个AI应用包括训练和推理两个阶段,训练阶段基于优秀的算法模型对数据进行学习,推理阶段基于学习获取的模型完成判断与决策。这两个阶段的顺利进行离不开先进的算法模型、数据量和运算力的支撑。与边缘计算的结合,能够把人工智能的学习过程部署在云端,推理过程下沉到边缘设备,与云计算部署下所有过程上传云端完成的模式相比,增强了本地设备的运算能力,有效解决网络拥堵的问题,提高了系统运行的效率与安全性。同时,借助人工智能,释放了网络边缘产生数据的潜

29、能,并推进边缘计算的落地与普及。依托边缘智能,实现了多方资源的整合,缩减了对计算与存储资源的消耗,助推医疗业务中语音识别、图像识别、视频处理等应用的高效进行。 边云协同边缘计算使能本地灵活加载各类工业应用,是人工智能在本地应用的基础。边缘计算和人工智能相结合可以形成“全局智能、本地决策”的根本设计理念,“边云协同”的核心技术体系。在智慧医疗场景中,立足于异构设备的接入,实现多种功能如数据预处理、协议转换、运动控制等。边缘设备和应用同时也协同云端服务,形成“数据灵活采集和选择性上传,云端部署和管理应用并进行本地决策”的基本逻辑,根据不同领域灵活调整部署和运行理念。边云协同可以以人工智能的协同为基

30、础,扩展至网络及应用的各个层面。在基础设施层面,可以包括计算、存储、网络等方面的协同,例如网络切片的实现和跨域编排能力,需要云端进行编排计算,由边缘进行编排的执行;在平台层面,可以包括工业应用的生命周期协同、业务编排的协同、数据采集和处理的协同;在服务层,可以结合具体工业场景实现服务的协同,例如网络管理中的防火墙黑白名单的协同,工业应用中的设备能耗管理、故障预测的协同等。边缘计算有着自己特有的运行机制,但仍然需要和云端结合才能提供完整的服务体验,形成相辅相成的边云协同生态。应用API网关面向医疗的边缘计算节点需要满足架构通用、API开放的特点,基于服务化架构,灵活的部署不同的医疗应用,同时也会

31、实现网络的基础功能。边缘计算服务化框架是一种松散耦合的应用开发部署框架,将边缘计算业务系统内部的不同功能模块,拆分为多个服务,达到大规模快速按需部署的目的。框架将基于轻量级虚拟化实现,包含基础网络功能、生态服务等。支持Docker/LXC的边缘计算节点支持KVM的边缘计算节点APPAPPAPPAPPAPPLXCDockerDockerLinuxCPUCPUVM1VM2VM3VM4LinuxNWstackVirtlODPDKAPIVFIOHostKernelHostUserVirtIOOVSKernel DriversVirtIOOVSODP,DPDK11125G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白

32、皮书5G智慧医疗专网SA弹性切片的关键技术CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 8 2019/10/31 上午9:442.2.5 业务SLA可视和可控技术业务SLA可视可控技术是端到端弹性切片技术方案的重要组成部分,为测量基于切片的专用网络的各种监控指标,动态调整数据传输路径提供了技术支持。业务SLA可视技术对于医疗专网而言,由于医疗专网所涉及应用场景的复杂性及对网络性能指标要求的差异性,需要一个能够快速部署和智能检测的网络指标监控与维护体系。借助iFIT技术的精准检测手段,结合智能管控的AI分析,能够为医疗专网提供智慧运维保障。传统监控网络性能手段采用间接模拟流,或者直接通过插入检测

33、流的方式,这种方式不能实时反应当前网络的时延和丢包,无法检测具体业务流,只能实现网络管道整体的可视,无法保障各类业务真实运行状况的可视,且精度比较低,不能满足医疗专网的性能需求。iFIT(in-situ Flow Information Telemetry)性能检测技术是一种随流的被动检测技术,采用RFC 8321染色机制进行性能测量。一方面,相比传统主动测量、被动测量技术,iFIT具有更高的测量精度和组网灵活性。另一方面,相比iOAM/INT等随流测量技术,iFIT具有更小的开销,产生更少的测量数据,iFIT易于部署,具有更灵活的扩展性。通过使用iFIT智能检测功能,可以做到业务自动发现探测

34、,完成业务流程的自动化监控,比如医疗专网内的应急救护和远程医疗业务分别自动启用检测,通过上层分析器可以实时展示业务的时延丢包和抖动信息。同时通过检测报文的上报分析,可以还原和回看业务在承载网络内的真实路径信息。业务SLA可控技术传统网络的业务布放中,只能基于最短路径策略来进行选路,无法保障不同业务差异化的SLA。5G专网的业务SLA可控技术,可以依据业务的带宽、时延等多个维度进行最优的路径选择。例如,针对远程会诊业务,可以对总院到分院之间的网络时延实时采集和监控,在网络中选出一条低时延路径,并在时延发生劣化时进行及时调整,保障业务时延在合理范围内。5G智慧医疗专网SA弹性切片解决方案13145

35、G智慧医疗专网SA弹性切片的关键技术5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 9 2019/10/31 上午9:44医疗专网需要承载医院医疗行业设备业务、病患管理业务,并扩展到院间、院外,技术上要求网络与院内密集人群之间的公众上网业务进行隔离和协同。5G医疗专网以5G公众网络为基础,通过切片划分独立虚拟专网用于承载面向医疗行业应用的移动及固定业务。5G医疗专网的网络基本架构也必须符合3GPP标准的架构方式,同时需要根据业务需求,对无线接入网络、传输网络、核心网以及MEC平台等部件进行实际部署。同时5G医疗专网也需要与固定网络之间建立联接,通过与固定网

36、络的配合满足医疗场景业务协同的需要。如下图所示:整体5G组网架构分为5G核心网、5G无线接入网和5G承载网,5G医疗专网依赖5G网络架构,从业务上主要分为院内场景、院外场景和院间场景三大部分,每部分的接入和组网方式存在部分差异。5G医疗专网网络架构院内场景示意院外场景示意院间场景示意院内组网部分,大部分基于5G无线接入设备采用无线室分站进行无线接入,再经由无线集中BBU统一接入到传输SPN接入环,经过SPN接入环将院内业务发送到5G核心网,其中医疗MEC可以根据实际业务需求下沉部署在院内或院间的数据中心。院内部分非移动网络需求仍可以基于当前有线办公网络进行接入,这部分业务主要用于桌面办公诊疗,

37、大型医疗设备,固定视频会议等非移动要求网络。院内流量大部分通过5G无线切片接入到5G医疗专网切片网络内,再经由SPN承载网络的G.MT-N/FlexE通道切片传输至5G核心网医疗专网切片,其中医疗MEC如下沉部署在院内或院间的数据中心时,则业务流向就近在下沉的核心网切片内终结,并通过有线专线接入到医疗统一平台或者院内的数据中心。院外组网接入,应急救援通过院外5G无线接入设备接入5G公众网络,通过对应急救援业务的优先级标识区分,经由SPN网络建立的G.MTN/FlexE通道将应急救援业务发送至5G核心网。 院区之间组网接入主要是通过院外组网,跨区域的下级地市医院能够远程与中心医院连接,进行远程会

38、诊等业务。下级地市医院的医疗业务流量通过5G无线切片接入到5G医疗专网内,再经由SPN承载网络的G.MTN/FlexE通道切片和5G核心网医疗切片进入到中心医。针对医疗行业的特殊应用场景和业务隔离保障需求,可以对医疗行业业务提供不同等级的无线网络、SPN承载网络专用通道解决方案。在无线侧与无线切片对接,在核心网侧与虚拟的独立医疗UPF对接,共同组成5G医疗专网。为医疗行业应用建立专有切片网络,对无线网络内部划分专有的资源进行业务隔离;对于SPN承载网采用专有G.MTN/FlexE接口进行承载,通过G.MTN/FlexE接口的刚性管道满足医疗专网的业务流量和业务隔离要求。为临时突发的医疗应用利用

39、切片嵌套技术按需建立专有切片网络以适配部分特殊应用场景,比如应急救护等突发性、移动性、安全性要求严格,需要保证网络即使拥塞的情况下优先保证该业务的服务质量。15165G智慧医疗专网SA弹性切片解决方案5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 10 2019/10/31 上午9:44总结和建议联合编写单位5G医疗专网依托5G基础网络,通过切片技术对网络进行端到端切分,保证医疗专网的业务隔离安全和服务质量。其中端到端切片技术的研究,涵盖了无线切片技术、核心网虚拟切片技术,以及SPN承载网切片技术的继续研究。借助这些研究与探索工作,保障切片网络应用时延更低

40、是未来医疗专网切片应用的重点。同时,以端到端切片网络为前提,如何实现切片的高效率部署是医疗专网切实落地的关键。通过端到端切片管理器快速实施切片网络的创建部署与删除操作,同时将切片部署与医疗行业上层应用通过接口自动化打通,可以加快5G医疗专网实例化和规模化部署的进展。此外,需要针对5G医疗网应用场景进行更多的适配,通过研究更多医疗行业应用,如远程手术,VR虚拟医疗教学等场景,明确场景需求,构造业务流量模型,对5G医疗专网进行进一步扩容和优化。郑州大学第一附属医院互联网医疗系统与应用国家工程实验室中移(成都)产业研究院中国移动通信集团河南有限公司华为技术有限公司17185G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书5G 智慧医疗专网SA弹性切片技术白皮书CMYCMMYCYCMYK5G“ ”.pdf 11 2019/10/31 上午9:44

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