《电子技术应用》
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面向VR探视业务的5G SA医疗专网方案研究
2020年电子技术应用第6期
黄山松1,2,翟运开1,2,3
1.互联网医疗系统与应用国家工程实验室,河南 郑州450052;2.郑州大学第一附属医院,河南 郑州 450052; 3.郑州大学 管理工程学院,河南 郑州450052
摘要: 5G技术的开发有助于医疗行业在远程应用中加速发展,远程会诊、远程诊断、远程急救、远程手术等业务也随之逐渐趋于成熟。视频业务作为5G三大应用场景的主要业务之一,通过高分辨率、高帧率视频的快速传输,为开发医疗技术、优化诊断结果、提高医疗效率提供了基础。其中,虚拟现实(VR)是5G视频业务的重要领域,可有效地与医疗结合,实现院内院外VR直播和VR探视等功能。但是VR对承载网要求较高,传统4G网络构架带宽和时延均无法达到医疗领域中VR数据传输要求。以VR探视为例,提出基于5G SA智慧医疗专网的承载网方案,运用Flex-E弹性切片技术将医疗资源与公共资源隔离,确保VR数据的高效传输,同时加入边缘计算和基于云的VR技术增强VR场景的切片方案,为VR应用在医疗业务数据传输中提供快速稳定的网络方案。
中图分类号: TN915.43
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200168
中文引用格式: 黄山松,翟运开. 面向VR探视业务的5G SA医疗专网方案研究[J].电子技术应用,2020,46(6):16-20.
英文引用格式: Huang Shansong,Zhai Yunkai. A network solution of 5G SA medical private network for VR visit[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(6):16-20.
A network solution of 5G SA medical private network for VR visit
Huang Shansong1,2,Zhai Yunkai1,2,3
1.National Engineering Laboratory for Internet Medical Systems and Applications,Zhengzhou 450052,China; 2.The First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China; 3.School of Management Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China
Abstract: The advance of 5G technology can help to accelerate the development of remote applications in medical industry. Some telemedicine technologies are gradually improved, such as teleconsultation, remote diagnosis, remote ambulance, remote surgery and so on. As one of the main scenarios of 5G applications, 5G video services are required to achieve rapid transmission of high-resolution and high-frame-rate videos, as a result to optimize diagnostic results and improve medical efficiency. Virtual reality(VR) is a significant part of 5G video services, which is able to work with medical treatment to achieve functions like VR live broadcast in hospital, VR visit and so on. However, VR requires high capability of network, and the bandwidth and delay achieved by traditional 4G network cannot meet its requirements in medical application. This paper takes examples of VR visit and proposes a network solution to 5G medical applications based on SA smart medical private networks. Through Flex-E network slicing, edge computing and cloud application of VR, the medical resources are isolated from public resources to ensure the efficiency of VR data transmission, and a slicing scheme specific for VR scenarios is developed, which provides a fast and stable network solution for data transmission of VR applications in medical industry.
Key words : smart medical;telemedicine;VR visit;5G slice network;VR live broadcast

0 引言

    智慧医疗作为5G技术发展的重要应用之一,对网络的能力有精准严格的要求。首先,超低延迟是智慧医疗网络所需的基本特性之一,可靠的超低延迟网络在优化处理大量的数据包时,仅有毫秒级的延迟[1]。5G网络可以将端到端的时延缩小到1 ms,为时延更加严格和精准的新型远程手术以及实时监测技术等提供了基础。其次,高带宽意味着大量的数据可在给定时间内完成高质量的传输,一些超高清实时的图片传输是带宽有限的传统3G、4G网络无法实现的,需要5G承载网提供方案[2]

    5G医疗应用分为4个主要方向,包括医院管理、采集检测、远程操控和诊断指导,并可进一步细分为远程急救、远程手术、远程示范教学、无线护理、引导机器人等近20个场景[3]。其中,大部分应用都对图像传输要求严格,任何低质量的视频和图片都有可能导致医生模糊分辨而做出对病人不可逆的错误决定。例如,AI和触觉反馈的远程超声需要30 Mb/s传输速率和不大于10 ms的时延,远程就诊的实时视频传输需要1080P清晰度、30 FPS的帧率和10 ms以内的传输时延。除了现有4G网络本身的传输限制,当今很少有医院拥有独立的专网,绝大部分医院进行远程会诊所使用的公共网络也会造成低质量的视频传输,从而增加了医生误诊的风险。除此之外,如在远程手术中,为了保证传输过程中医生的手部动作和力量反馈精准同步,承载网络需要全范围的网络覆盖、不中断的通信稳定性和超低时延的通信质量,现有医用网络难以保障。

    本文针对医疗行业的虚拟现实(VR)应用,提出了基于5G的网络解决方案。VR在广义上包含增强现实(AR)和混合现实(MR),属于5G视频类业务。VR作为5G视频技术的一大领域,可有效地与医疗结合,实现VR直播VR探视等功能,但VR应用需要高质量的视频传输来保证VR终端画面呈现的精准度和用户观感及体验效果。本文介绍了医疗场景中VR应用的技术要求,提出了基于5G SA智慧医疗专网的VR切片方案,运用Flex-E切片技术和MEC边缘计算来实现VR视讯流量与其他业务的传输隔离以及VR计算任务到云端的转移,由此确保高带宽、低时延的传输质量和清晰精准的VR渲染。




论文详细内容请下载http://www.youngstkd.com/resource/share/2000002834




作者信息:

黄山松1,2,翟运开1,2,3

(1.互联网医疗系统与应用国家工程实验室,河南 郑州450052;2.郑州大学第一附属医院,河南 郑州 450052;

3.郑州大学 管理工程学院,河南 郑州450052)

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