CN102823293B

CN102823293B - 用于医疗体域网的动态信道选择

Info

Publication number: CN102823293B
Application number: CN201180017374.9A
Authority: CN
Inventors: D·王; H·翟; M·高希
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: EP2556697B1; WO2011124995A1; EP2556697A1; US20130023214A1; JP5797258B2; JP2013524667A; BR112012025263A2; RU2576475C2; CN102823293A; RU2012146974A

Abstract

结合多个医疗体域网（MBAN）系统（10,35,36）使用集中式频率捷变技术，所述多个MBAN系统中的每一个都包括经由短距离无线通信相互通信的多个网络节点（12,14）。中央网络（20,22,23,24）经由不同于短距离无线通信的长距离通信与所述MBAN系统进行通信。中央频率捷变子系统（40）用于与所述MBAN系统进行通信。中央频率捷变子系统接收用于短距离无线通信的多个可用信道的当前信道质量信息，并且至少基于所接收的当前信道质量信息在所述多个可用信道之间分配所述MBAN系统。

Description

用于医疗体域网的动态信道选择

技术领域

下面的内容涉及医疗监控领域及相关领域。

背景技术

医疗体域网（MBAN）用无线连接取代了用于将医院病人维系到其旁边的监控设备的一团电缆。这提供了低成本的无线病人监控（PM），而不会存在有线连接所引起的不便利和安全隐患，该有线连接可能使医疗人员出错，或者可能断开连接而丢失医疗数据。在MBAN方案中，在病人身上或周围的不同位置处连接多个低成本传感器，这些传感器测取病人生理信息，如病人体温、脉搏、血糖水平、心电图（ECG）数据等。这些传感器由至少一个邻近的集线器或网关设备进行协调，以形成MBAN。集线器或网关设备使用嵌入式短距离无线通信无线设备（例如，遵循IEEE802.15.4（Zigbee）短距离无线通信协议）与传感器进行通信。通过MBAN的短距离无线通信将传感器所收集的信息发送给集线器或网关设备，从而消除对电缆的需求。集线器或网关设备经由有线或无线长距离链路将所收集的病人数据传送到中央病人监控（PM）站，以进行集中式处理、显示和存储。例如，长距离网络可以包括有线以太网和/或无线协议（如Wi-Fi或某种专用无线网络协议）。例如，PM站可以包括电子病人记录数据库、位于护士站或医疗设施中其它位置的显示设备，等等。

MBAN监控获取病人生理参数。取决于参数的类型以及病人的状态，所获取的数据可以在从“重要”（例如，在监控健康病人进行健体养生的情形下）到“生命攸关”（例如，在严重患病的病人在重症监护病房的情形下）的范围内。一般来说，由于数据的医疗内容的缘故，对MBAN无线链路有着严格的可靠性要求。

短距离无线通信网络（如MBAN系统）易受干扰影响。短距离网络的空间分布属性和典型自组织（adhoc）构成可能会导致不同短距离网络的充分空间交叠。分配给短距离通信系统的短距离通信信道的数量通常还受限于政府规定、网络类型或其它因素。交叠的短距离网络和有限频谱空间（或有限信道数量）的组合可能会导致不同短距离网络的传输之间的冲突。这些网络可能还容易受到来自其它源（包括与短距离网络系统不相似的源）的射频干扰（RFI）的影响。

使用频率捷变（frequencyagility）机制来减轻短距离网络中的RFI是已知的。例如，在IEEE802.15.4（Zigbee）中，可以使用空闲信道评估（CCA），以识别用于通信的空闲信道，并避免在繁忙信道或者易受来自其它源的RFI影响的信道上进行通信。在蓝牙^TM系统中，使用随机跳频以减轻来自其它共存网络的可能干扰。其它方案包括直接序列扩频（DSSS）和通话前侦听协议（listen-before-talkprotocol）。一种补充方案是执行对所传送的数据的差错校验，例如，使用校验和测试等等。如果所传送的数据未通过差错校验，则可以重传该数据以确保正确性。

对于能够容忍某些差错和/或传输延迟的短距离通信网络应用，这些技术一般是有效的。不同的MBAN系统通常具有不同的对传输差错和延迟的容忍度（取决于这些MBAN系统的应用）。用于健身或保健应用的MBAN系统通常能够容忍这些传输差错和延迟。然而，用于高敏锐度监控的MBAN系统通常携带生命攸关的医疗数据，从而具有很小的容忍度或者几乎没有差错容忍度，并且该MBAN系统也不能接受传输延迟（例如，可由重传带来的传输延迟）。传输延迟对于这些MBAN系统来说是个问题，因为传送生命攸关数据时的延迟可能会延迟对威胁生命状况的开始的检测。此外，MBAN系统的传感器节点优选是小的（为了病人舒适度）且具有最小的复杂度（以增强可靠性并减少制造成本。由此，传感器节点一般具有有限的板上数据缓冲，并且因此，连续监控的生命攸关参数（如ECG数据）必须迅速地从传感器节点发送，以避免丢失数据。

下面的内容提供了能够克服上述问题及其它问题的新的且改进的装置和方法。

发明内容

依据一个公开的方面，一种医疗系统包括：多个医疗体域网（MBAN）系统，每个MBAN系统包括经由短距离无线通信相互通信的多个网络节点；中央网络，其经由长距离无线通信与所述MBAN系统进行通信，所述长距离无线通信不同于所述短距离无线通信；以及中央频率捷变子系统，其用于与所述MBAN系统进行通信，所述中央频率捷变子系统接收用于所述短距离无线通信的多个可用信道的当前信道质量信息，并且至少基于所接收的信道质量信息在所述可用信道之间分配所述MBAN系统。

依据另一个公开的方面，一种方法包括：收集多个信道的当前信道质量信息，所述多个信道能够由多个医疗体域网（MBAN）系统用来在所述MBAN系统的网络节点之间进行短距离通信；以及至少基于所收集的当前信道质量信息，在所述信道之间分配所述MBAN系统。

一个优势在于：可能在空间上交叠的多个MBAN系统的安全共存。

另一个优势在于：减少或消除MBAN系统内的或来自MBAN系统的传输延迟的可能性。

另一个优势在于：减少或消除MBAN系统所获取的关键医疗数据的丢失的可能性。

另一个优势在于：依据各个MBAN系统所获取的数据的重要性，有原则地向MBAN系统分配具有不同质量的短距离通信信道。

在阅读并理解下面的详细描述之后，进一步的优势对于本领域技术人员来说是显而易见的。

附图说明

图1图示了医疗环境背景下的医疗体域网（MBAN）系统，该系统包括本申请所描述的中央频率捷变子系统。

图2图示了由图1的中央频率捷变子系统适当地产生的可用信道的有序列表。

图3图示了图1的中央频率捷变子系统中的以及图1的MBAN系统中的初始化这些系统时的初始处理流程。

图4图示了图1的中央频率捷变子系统中的、响应于为新MBAN系统分配通信信道的请求的处理流程。

具体实施方式

参照图1，医疗体域网（MBAN）10包括多个网络节点12、14。网络节点12、14中的至少之一用作集线器设备14。网络节点12经由短距离无线通信协议与集线器设备14进行通信。在相关文献中，MBAN10有时也称为其它等同术语，如体域网（BAN）、体传感器网（BSN）、个域网（PAN）、移动自组织网（MANET）等等—术语“医疗体域网（MBAN）10”应理解为涵盖这些不同的可选术语。

示例性的MBAN10包括4个示例性网络节点12、14（包括集线器设备14）；然而，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，当向网络增加或从网络移除传感器节点以增加或移除医疗监控能力时，网络节点的数量可以以自组织的方式增加或减少。网络节点12通常是获取生理参数（如心率、呼吸率、心电图（ECG）数据等等）的传感器节点；然而，可以预想到的是，网络节点中的一个或多个网络节点可执行其它功能，如经由皮试或静脉连接对治疗药物进行受控传递、执行心脏起搏功能等等。单个网络节点可执行一种或多种功能。示例性网络节点12安置在相关联的病人P的外部；然而，更普遍的是，该网络节点可安置在病人身上或在病人体内（例如，网络节点可采用植入式设备的形式），或者，该网络节点可安置在短距离通信协议的通信范围之内的病人附近（例如，网络节点可采用安装在静脉注射泵（未示出）上的设备的形式，其中该静脉注射泵安装在靠近病人的杆上，在这种情况下，所监控的病人数据可包括诸如静脉流体流速之类的信息）。有时候，期望使网络节点尽可能小以提升病人舒适度，还期望网络节点具有低复杂度以增强可靠性—相应地，这样的网络节点12通常是低功率设备（以保持电池或其它供电设备是小的），并且该网络节点可具有有限的板上数据存储或数据缓冲。因此，网络节点12应当与集线器设备14进行连续或几近连续的短距离无线通信，以便迅速地向集线器设备14传达所获取的病人数据，而不会使数据缓冲区溢出。

集线器设备14（在相关文献中，有时也称为其它等同术语，如“网关设备”或“集线器节点”）通过收集（经由Zigbee、蓝牙^TM或其它短距离无线通信协议）由网络节点12的传感器获取的病人数据以及经由长距离通信协议从MBAN10发送所收集的数据，来协调MBAN10的操作。短距离无线通信协议优选地具有相对短的操作范围（几十米、几米或更短），并且在一些实施例中，短距离无线通信协议适当地采用IEEE802.15.4（Zigbee）短距离无线通信协议或其变型，或者蓝牙^TM短距离无线通信协议或其变型。蓝牙^TM和Zigbee均在约2.4-2.5GHz的频谱范围内操作。尽管蓝牙^TM和Zigbee是短距离无线通信的适当实施例，但是也可以预想到其它短距离通信协议（包括专用通信协议）。此外，除2.4-2.5GHz范围之外，短距离无线通信还可以在其它频率（如数百兆赫、数千兆赫、数十千兆赫的范围或其它范围）操作。短距离通信协议应具有足够的范围，以使集线器设备14与MBAN系统10的所有网络节点12可靠地进行通信。在图1中，该短距离无线通信范围由用来描绘MBAN系统10的虚线椭圆形以图示方式指示。短距离无线通信通常是双向的，使得网络节点12可向集线器设备14传送信息（例如，病人数据、网络节点状况等）；并且集线器设备14可向网络节点12传送信息（例如，命令、治疗网络节点情形下的控制数据等）。示例性的集线器设备14是安装在腕部的设备，然而，集线器设备还可以以其它方式安装到病人身上，例如，作为项链设备、粘附设备等。还可以预想到将集线器设备安装到病人附近的其它地方，例如，与安装在保持靠近病人的杆上的静脉注射泵（未示出）集成在一起。

集线器设备14还包括收发机（未示出），后者提供长距离通信能力，以将数据从MBAN系统10送出。在图1的示例性例子中，集线器设备14与医院网络22的接入点（AP）20进行无线通信。示例性AP20是与集线器设备14进行无线通信的无线接入点。在示例性实施例中，医院网络22还包括额外的接入点（如示例性接入点AP23和AP24），这些接入点分布在医院或其它医疗设施各处。为进一步说明，以图示方式指示了护士站26，其与AP24进行无线通信并且包括显示监控器28，其中，显示监控器28可以例如用于显示病人P的医疗数据，该医疗数据由MBAN系统10获取并经由包括AP20、医院网络22和AP24的路径传送到护士站26。举另一个示例性例子，医院网络22可提供对电子病人记录子系统30的访问，在电子病人记录子系统30中存储有病人P的医疗数据，该医疗数据由MBAN系统10获取并且经由包括AP20和医院网络22的路径传送到电子病人记录子系统30。如图1中以图示方式用虚连接线所指示的，集线器设备14和AP20之间的示例性长距离通信是无线的。（类似地，AP24和护士站26之间的无线通信是用虚连接线指示的）。在一些适当的实施例中，长距离无线通信适当地是遵循IEEE802.11无线通信协议或其变型的WiFi通信链路。然而，其它无线通信协议也可以用于长距离通信，如其它类型的无线医疗遥测系统（WMTS）。此外，长距离通信可以是有线通信，如有线以太网链路（在这种情形下，集线器设备包括提供有线长距离通信链路的至少一根电缆）。

与网络节点12和集线器设备14之间的短距离通信相比，长距离通信是较长距离的。例如，短距离通信的范围可以是数十厘米、几米或最多可能数十米的量级，而长距离通信通常通过使用多个接入点20、23、24，或者通过在有线长距离通信的情形下等同地使用散布在医院各处的多个以太网插座，来覆盖医院或其它医疗设施的绝大部分。

长距离通信（如果是无线的话）比短距离通信需要更多的功率—相应地，集线器设备14包括足以操作长距离通信收发机的电源或其它电源。或者，集线器设备14可包括有线电源连接。集线器设备14通常还包括足够的板上存储，以使得其能够在与AP20的通信在某时间间隔内受到干扰的情形下缓存大量的病人数据。在无线长距离通信的示例性情形中，还应当理解的是，如果病人P移动到AP20的范围之外并进入另一AP（例如，AP23或AP24）的范围内，那么，医院网络22（包括其无线接入点20、23、24）所使用的IEEE802.11或其它无线通信协议提供无线链路，以便从AP20转移到新邻近的AP。对此，尽管病人P被示为躺在床B上，但是更一般的，可以预想到病人P是可移动的并且在不同的时间移进和移出各个接入点20、23、24的范围。当病人P这样移动时，包括网络节点12和集线器设备14的MBAN10也随着病人P一起移动。

在MBAN10中，移动节点12经由短距离无线通信与集线器设备14进行通信。然而，还可以预想到，各种成对或成组的网络节点12也可经由短距离无线通信直接相互通信（即，不使用集线器设备14作为中介）。这可以用于例如及时协调两个或多个网络节点的活动。此外，集线器设备14可提供额外的功能—例如，集线器设备14还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。另外，尽管示出的是单个集线器设备14，可以预想到协调功能（例如，来自网络节点12的数据收集，以及经由长距离无线通信卸载所收集的数据）由协同地执行协调任务的两个或更多个网络节点来实现。

在示例性图1中，仅详细描绘了单个MBAN系统10。然而，可以认识到更一般的情况是，医院或其它医疗设施包括多个病人，每个病人都具有其自己的MBAN系统。这通过两个额外的MBAN系统35、36以图示方式示出在了图1中，该MBAN系统35、36也经由长距离无线通信与AP20进行通信。一般而言，举一些示例性的例子，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。事实上，甚至可以预想到单个病人具有两个或更多个不同的独立操作的MBAN系统（未示出）。在这种环境下，可以预期各个MBAN系统偶尔可能会彼此相当接近，使得相应的MBAN系统近距离无线通信的范围相交叠。

此外，医院或其它医疗设施通常具有多种射频干扰（RFI）源，如磁共振（MR）成像扫描仪、计算机断层扫描（CT）系统、放射治疗系统、手机和计算机中的无线电设备、与救护车、救急直升机、本地警察、火警或其它营救人员进行通信的无线装备，等等。因此，应当以充分避免非MBANRFI的方式并且以充分避免邻近MBAN系统之间的干扰的方式，为各个MBAN系统分配用于它们各自的短距离通信的信道，。

本申请公开了：以充分避免非MBANRFI的方式并且以充分避免邻近MBAN系统之间的干扰的方式，使用中央频率捷变（CFA）子系统40向MBAN系统指派短距离通信信道。CFA子系统40并不采用通常在Zigbee、蓝牙^TM或其它自组织短距离无线通信网络中使用的分布式频率捷变技术，而是对频率捷变处理进行集中化。本申请所公开的集中式方案利用了集中式长距离通信网络20、22、23、24的存在，这些集中式长距离通信网络在医院或其它医疗设施处可用，并且MBAN系统用于与之进行通信。通过使用集中式CFA子系统40实现频率捷变，有可能依据各个MBAN系统所获取的数据的关键性，有原则地向MBAN系统分配具有不同质量的短距离通信信道。例如，尽管期望所有MBAN系统都收集重要的医疗数据，但是有些MBAN系统可以收集生命攸关的医疗数据（或者，作为另一个例子，可以递送维持生命的治疗干预）；然而，其它MBAN系统可能从正进行保健治疗（如，健体养生）的健康病人收集医疗数据。通过对频率捷变进行集中化，有可能将这些涉及生命攸关的操作的MBAN系统分配给最干净的（cleanest）信道（从RFI干扰的可能性以及当前信道质量信息的意义上来讲），并且有可能将较不关键的MBAN系统分配给较低级（但仍可接受的）信道。

CFA子系统40在一区域上操作，在该区域内，可以合理地预期MBAN系统彼此间相互干扰并/或经历共同的非MBANRFI。对于大型医疗设施（如，多层医院），可以提供一个以上的CFA子系统，其中，CFA子系统散布在医疗设施中，以便为该设施的各个区域提供频率捷变。在一个适当的方案中，为每个AP20、23、24提供其自身的CFA子系统—举个例子，假定图1的CFA子系统40与AP20相关联，并且假定其执行针对MBAN系统10、35、36且针对与AP20通信的任何其它MBAN系统的频率捷变。在这样的实施例中，CFA子系统40可以由AP20的处理器来实现，该处理器执行适当的软件以实现CFA子系统40。或者，CFA子系统40可以由通过医院网络22与AP20通信的其它处理器来实现。此外，单个CFA子系统可以为与两个或更多个接入点通信的MBAN系统或者为这些MBAN系统的其它适当分组执行集中式频率捷变。

CFA子系统40接收可用于MBAN系统短距离无线通信的信道的当前质量信息（CQI）作为输入。可以从各个源收集当前CQI信息。在一些实施例中，MBAN系统10、35、36执行空闲信道评估（CCA）以产生当前CQI信息。另外或作为替代，可以提供专用频谱监控设备44（或此类设备的空间分布）以获取CQI信息。频谱监控设备44可选地是AC供电的，使得这些设备不需要更换电池或对电池进行再充电。CCA由能量检测（ED）或载波侦听或其它适当CCA操作来适当地执行，以产生信道的带内干扰信息。CQI信息还可以包括MBAN包检测（例如，使用高增益天线），以获取与信道上的当前活动有关的信息（包括对传输占空比的估计）。CQI信息还可以包括对潜在带内干扰的分析，以评估干扰源（例如，802.15.4、802.11b/g、蓝牙^TM等等）。将MBAN系统10、35、36和/或频谱监控设备44所获取的CQI信息经由长距离通信传送给CFA子系统40，使得能够在CFA子系统40处集中地收集CQI信息。

CFA子系统40至少基于所接收的当前CQI信息，在可用信道之间分配MBAN系统10、35、36。该分配还可以基于其它信息，例如，每个信道的RFI等级（其指示了在该信道上经历非MBAN干扰的可能性），以及MBAN系统10、35、36的服务质量（QoS）级别。后一种信息（如果可用的话）用于使得所述分配倾向于将具有较好当前CQI（以及（可选的）指示RFI的较低可能性的RFI等级）的信道指派给具有较高QoS级别的MBAN系统。

例如，在示例性MBANQoS分级方案中，有M个级别，其中，最高的QoS级别（即，级别1）是为涉及生命攸关的应用的MBAN系统预留的，最低的QoS级别（即，级别M）用于非关键应用（如保健监控）。MBAN系统的QoS级别可以由内科医生、护士或其它医疗人员在创建MBAN系统时指派。另外或可替代地，可以基于MBAN系统上运行的应用来自动指派MBAN系统的QoS级别。在后一种情形下，基于MBAN系统正在执行的最重要应用，向该MBAN系统适当地指派其级别。为了以图示方式进行说明，图1图示了指派给MBAN系统10的MBANQoS级别46（应当理解，其它MBAN系统35、36中的每一者也都具有指派的MBANQoS级别）。

可选地，也为信道指派RFI等级。这些等级与信道的当前CQI不同，因为RFI等级不是基于当前测量或MBAN使用的，而是基于非MBANRFI在信道上发生的可能性的。例如，在一个适当的RFI等级方案中，有1、……、N个RFI等级级别，其中，RFI等级级别1被指派给具有最低非MBANRFI可能性的信道，级别N被指派给具有最高非MBANRFI可能性的信道。在一个更具体的例子中，可以为内部M带信道（该信道是特别为MBAN应用预留的且期望具有最小非MBANRFI）指派RFI级别1。反之，RFI级别N用于具有受其它无线系统干扰的最高概率的MBAN信道，并且该信道可以例如包括与ISM2.4GHzWi-Fi信道相交叠的ISM信道。在一些实施例中，MBANRFI等级是预定义的并且存储在可由CFA子系统40访问的数据库中。

在示例性实施例中，CFA子系统40维持信道数据库48，后者为每个信道列举其可用性、其当前使用（即，哪些MBAN系统被指派给该信道，以及至少在共享信道情形下它们的占空比）、信道的当前CQI以及信道RFI等级。信道的可用性指示了信道是否可由MBAN系统使用。信道可以出于以下各种原因而被列举为不可用：该信道的当前CQI可能差到使得其无法由MBAN系统使用；或者该信道可以次要地可用于MBAN使用并且当前由主要的非MBAN用户使用；等等。信道数据库48可以具有各种格式，并且能够以各种方式存储各种信道信息。在一个示例性实施例中，可使用如下表结构：

继续参照图1并进一步参照图2，为了有助于MBAN系统10、35、36的高效操作，在一些实施例中，信道数据库48的经删减副本是由CFA子系统40构建的，并且被传送给MBAN系统。在示例性图1中，这通过已经传送到并存储在MBAN系统10的可用信道的有序列表50以图示方式示出（可以理解的是，有序列表50的副本还存储在其它MBAN系统35、36中的每一者处）。图2以图示方式更详细地示出了有序列表50。至少根据信道的当前CQI对信道的有序列表50进行排序，并且在示例性实施例中，次要地根据信道的RFI等级对有序列表50进行排序。有序列表50仅包括可在具有至少一个MBAN级别的MBAN系统中使用的那些信道。在示例性例子中：信道CQI级别“干净的（Clean）”可用于具有最高MBAN级别1（例如，生命攸关的应用）的MBAN系统，并且被列于有序列表50的首位；信道CQI级别“可接受的”可用于除MBAN级别1之外的所有MBAN系统，并且被列于有序列表50的下一位；最后，信道级别“不良的（Poor）”被视为不可用于任何类型的任何MBAN系统，并且相应地，其不包括在有序列表50中。定期地更新信道数据库48，并且定期地更新有序列表50并将其重新发送到MBAN系统10、35、36。

以下给出一种用于构建有序列表50的方案。输入参数包括所有可用信道（包括在数据库48中列为不可用的信道）的测得的信道CQI（在非MBAN干扰加噪声功率方面）。信道CQI是基于由MBAN系统10、35、36和/或由可选的专用频谱监控设备44所测量的信道质量信息来确定的。可选地，输入参数还包括由当前活跃的非MBAN无线网络所使用的射频频谱。该信息可以来自于可由CFA子系统40（例如，经由医院网络22）访问的数据库（未示出）。例如，这样的数据库可以包括经验测量数据和/或基于医院中电子设备的额定谱RFI的信息。该信息还可以实现在信道的RFI等级中—例如，如果已知医院MRI系统在特定信道产生强RFI，则该信道可以被给予RFI等级，该RFI等级反应了遭受来自医院MRI系统的RFI的预期高可能性。另一可选输入是要保护的RF频谱。例如，如果次要地分配一频带并且在该频带中有一些活跃的主要用户，那么活跃的主要用户当前所使用的RF频谱不应当被分配给MBAN系统中的任一系统。该信息可以通过CCA结合MBAN系统的信道的次要分配状况的知识来产生。因而，如下适当地给出排序算法。首先，应当从有序列表50中省去要保护的RF频谱中的所有信道。（这适当地避免了使MBAN系统使用当前由主要用户所使用的频谱）。其次，通过RFI等级i（i等于1到N）对信道进行分组。对于每个RFI等级的信道，将信道分组成三个CQI分组：“干净的”、“可接受的”、“污染的”。进行该操作的一种方式是：如果非MBAN干扰加噪声功率大于“污染的”阈值，则将该信道标记为具有“污染的”当前CQI；如果非MBAN干扰加噪声功率小于“干净的”阈值（并且该信道不在由当前活跃的非MBAN无线网络所使用的RF频谱内），则将该信道标记为“干净的”；否则，将该信道标记为“可接受的”。用“污染的”信道CQI所标记的任何信道被认为是不可用于分配给MBAN网络的，并且相应地，从有序列表50中略去这些信道。最后，基于非MBAN干扰加噪声功率，按升序对具有“干净的”或“可接受的”信道CQI的剩余信道进行排序，并且对结果进行组合以建立图2中示出的可用信道有序列表50。

可用信道的有序列表50可由MBAN系统10以各种方式来使用。例如，在执行CCA时，MBAN系统10可选地仅收集有序列表50中所列的那些信道的CQI信息。该方案通过避免对不可用的信道执行CCA而增高了效率。作为另一应用，在当前分配的信道上存在RFI干扰或冲突的情形下，MBAN系统10可以参考有序列表50，以识别适当“干净的”（或“可接受的”，在MBANQoS级别46是非生命攸关的情况下）信道，其中，MBAN系统50可切换到该信道以避免RFI或冲突。随后，该本地重新分配决策被转发给CFA子系统40，以便进入信道数据库48。如果该本地重新分配决策被确定为不可被CFA子系统40所接受，则其可以采取适当的补救措施。

已经参照图1和图2公开了集中式频率捷变系统的适当实施例，进一步参照图3和图4的流程图来阐述一些其它操作方面。

参照图1和图3来阐述起初给AP20和MBAN10上电的启动过程。当给AP20上电时，在操作60中初始化其CFA子系统40和相关联的信道数据库48。还基于预定义的信道RFI等级来适当地产生可用信道的有序列表50。通过将所有可用信道设置为“空闲”来初始化信道使用状态表。在操作62中，使用经由长距离通信从MBAN系统10、35、36和/或监控设备44传达到AP20的信道CQI信息，来初始化或更新信道数据库48中的信道CQI值，并且使用信道数据库48中的累积信息来将MBAN系统分配给具有与MBANQoS级别相配的信道CQI的可用信道。如环路64所指示的，当接收到额外的信道CQI信息时，更新操作62。

如针对示例性MBAN系统10以图示方式示出的，结合CCA或者由MBAN系统10、35、36和/或监控设备44所执行的其它CQI信息捕获来执行操作62。在图3中，MBAN10在操作70中上电，并且在操作72中经由长距离通信接收信道的有序列表50。随后，MBAN系统10在操作74中执行CCA或其它信道CQI信息捕获，并经由长距离通信将CQI信息传达给CFA子系统40，以便在操作62中使用（如图3中通过连接箭头76以图示方式指示的）。在操作78中，MBAN系统10经由长距离通信向CFA子系统40发送对新信道分配的请求，并且在操作80中，MBAN系统10再次经由长距离通信从CFA子系统40接收新的信道分配，并开始MBAN操作。

继续参照图1和图3并进一步参照图4，操作78产生由CFA子系统40处理的新的MBAN信道分配请求84（如图4中所示）。新的MBAN信道分配请求84具有相关联的MBAN级别参数，该参数指示新信道被分配到的MBAN10的MBANQoS级别46。在操作86中，CFA子系统40搜索信道数据库48以寻找空的可用信道。在这种情形下，“空的”意味着使用状态表中的信道状态信息是“空闲的”，并且由MBAN10执行的CCA74也示出该信道是“空闲的”。如果操作86识别出空可用信道，则在操作88中，CFA子系统40将MBAN10分配给该信道，并且CFA子系统40将信道分配响应以及所选择的空信道编号发送给MBAN10的集线器设备14。MBAN10在所分配的信道处开始操作（这对应于在MBAN10处执行的“接收并操作”操作80），并且MBAN10可选地将信道指派确认发回CFA子系统40。在操作90中，CFA子系统40使用新的信道指派来更新信道数据库48。在另一方面，如果没有“空的”信道可用，则CFA子系统40执行操作92，在操作92中，CFA子系统40搜索信道数据库48中的“繁忙”信道，该繁忙信道由具有比新MBAN系统10低的QoS级别的现有MBAN系统所使用。如果发现这样的“繁忙”信道，则CFA子系统40向在该“繁忙”信道上操作的MBAN系统发送命令，并将它们重新分配给具有较低信道CQI的（但仍然可接受的）其它信道，并且，CFA子系统40将MBAN系统10分配给腾出的信道，并随后进行操作90的数据库更新。所述“其它信道”（预先存在的具有较低MBANQoS级别的MBAN系统被重新分配给该“其它信道”）可以是已由一个或多个其它MBAN系统所使用的“繁忙”信道，只要它们的聚合占空比的总和低于某阈值，以保证不会发生由于重新分配而引起的冲突概率的显著增加。在有太多MBAN系统拥挤在一起的极端情形下，CFA子系统40可以向系统管理员产生警告消息。

当活跃MBAN系统移动到AP20的服务区域中时，该活跃MBAN系统将执行切换并连接到AP20。该MBAN系统适当地继续在其当前短距离无线通信信道上操作，但也向AP20的CFA子系统40报告其当前信道分配、其MBANQoS级别以及其聚合占空比。CFA子系统40判断在其当前信道上操作的新MBAN系统是否会导致该信道中潜在的冲突增加。如果并非如此，则CFA子系统40更新信道数据库48，以反映新进入的MBAN系统对信道的使用。在另一方面，如果冲突概率增加，信道具有指示了RFI的高可能性的RFI等级或者在其它方面是不可接受的，则CFA子系统40执行图4的过程，以向新进入的MBAN系统分配新信道。

如果MBAN系统检测到信道质量降级且无法正确地操作（例如，归因于非MBANRFI，或者与相同信道上的邻近MBAN系统的短距离无线通信的冲突），则MBAN系统适当地进行本地信道重新分配以切换到新信道。该本地信道重新分配适当地基于由MBAN系统执行的CCA，并且基于存储在MBAN系统处的可用信道的有序列表50的副本。这种本地信道重新分配确保MBAN系统能够迅速地切换到新信道，并且可由此避免丢失潜在的关键医疗数据。然而，本地信道重新分配是临时的。MBAN系统向CFA子系统40报告本地信道重新分配，该CFA子系统40基于集中式信道数据库48中包含的信息来判断该本地信道重新分配是否是可接受的。如果该本地信道重新分配是不可接受的，则CFA子系统40执行图4的过程以将新信道分配给MBAN系统，从而有效地“拒绝（overrule）”该本地信道重新分配。

继续参照图1并进一步回到参照图3，CFA子系统40可选地执行周期性MBAN系统重新分配操作94。该操作是作为MBAN系统信道分配的集中式更新来执行的，并且该操作可以（以示例方式）将具有最高MBANQoS级别的MBAN系统移动到最好质量的信道（通过当前信道CQI和信道RFI等级来测量的），并将具有较低MBANQoS级别的MBAN系统切换到具有较低质量的其它可用信道。周期性重新分配操作94确保MBAN系统在可用信道之间进行最佳分配。

当MBAN系统移出AP20的服务区域时，或者当AP20所服务的MBAN系统关断时，AP20的CFA子系统40随后适当地从信道数据库48中移除用于该MBAN系统的信道使用信息。

本申请已描述了一个或多个优选实施例。在阅读和理解前面给出的详细描述后，可以对其它实施例进行修改和改变。本申请旨在被解释为包括所有此类修改和改变，只要这些修改和改变落在所附权利要求书或其等同物的保护范围内。

Claims

1.一种医疗系统，包括：

多个医疗体域网(MBAN)系统(10,35,36)，每个MBAN系统(10)包括经由短距离无线通信相互通信的多个网络节点(12,14)；

中央网络(20,22,23,24)，其经由不同于所述短距离无线通信的长距离无线通信与所述MBAN系统进行通信；

中央频率捷变子系统(40)，其用于与所述MBAN系统进行通信，所述中央频率捷变子系统接收用于所述短距离无线通信的多个可用信道的当前信道质量信息，并至少基于所接收的当前信道质量信息和指示在所述可用信道上的非MBAN射频干扰的可能性的射频干扰等级，在所述可用信道之间分配所述MBAN系统。

2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，每个MBAN系统(10)包括经由短距离无线通信与集线器设备(14)进行通信的多个网络节点(12)，所述集线器设备经由所述长距离通信与所述中央网络(20,22,23,24)进行通信。

3.根据权利要求1-2中的任一权利要求所述的医疗系统，其中，所述中央频率捷变子系统(40)还基于所述MBAN系统的服务质量级别(46)在所述可用信道之间分配所述MBAN系统。

4.根据权利要求3所述的医疗系统，其中，响应于从未分配的MBAN系统(10)接收新的信道分配请求，所述中央频率捷变子系统(40)执行包括以下各项的方法：

在存在具有与所述未分配的MBAN系统的服务质量级别相配的射频干扰等级的空可用信道的情况下，将所述未分配的MBAN系统分配给空的可用信道；以及

如果不存在具有与所述未分配的MBAN系统的服务质量级别相配的射频干扰等级的空可用信道，则将具有比所述未分配的MBAN系统的服务质量级别低的服务质量级别的已在操作的MBAN系统重新分配给另一信道，并且将所述未分配的MBAN系统分配给通过所述重新分配而空出的信道。

5.根据权利要求1，2和4中的任一权利要求所述的医疗系统，其中，所述MBAN系统(10,35,36)用于：

获取所述多个可用信道的当前信道质量信息；以及

经由所述长距离通信向所述中央频率捷变子系统(40)发送所获取的当前信道质量信息。

6.根据权利要求1，2和4中的任一权利要求所述的医疗系统，还包括：

至少一个频谱监控设备(44)，用于：

获取所述多个可用信道的当前信道质量信息；以及

7.根据权利要求1，2和4中的任一权利要求所述的医疗系统，其中，所述中央频率捷变子系统(40)用于：

构建可用信道的有序列表(50)，所述有序列表是至少基于所述可用信道的当前信道质量信息来排序的；以及

经由所述长距离通信，向所述多个MBAN系统(10,35,36)发送所述可用信道的有序列表。

8.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述中央频率捷变子系统(40)从所述可用信道的有序列表(50)中省去具有指示了当前信道质量太差以致无法由任何MBAN系统(10,35,36)使用的当前信道质量信息的任何信道。

9.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述中央频率捷变子系统(40)从所述可用信道的有序列表(50)中省去次要地可用于所述MBAN系统(10,35,36)且当前由主要的非MBAN用户使用的任何信道。

10.根据权利要求7所述的医疗系统，其中，所述MBAN系统(10,35,36)用于：

仅获取所述可用信道的有序列表(50)中列举的可用信道的当前信道质量信息；以及

11.根据权利要求1，2和4中的任一权利要求所述的医疗系统，其中：

所述中央系统(20,22,23,24)包括由多个空间分布的接入点(20,23,24)实现的长距离无线通信；并且

所述中央频率捷变子系统(40)在所述可用信道之间对分配给共同接入点(20)的所述MBAN系统(10,35,36)进行分配。

12.一种用于动态信道选择的方法，包括：

收集多个信道的当前信道质量信息，所述多个信道能够由多个医疗体域网(MBAN)系统(10,35,36)用来在所述MBAN系统的网络节点(12,14)之间进行短距离通信；

至少基于所收集的当前信道质量信息和指示在可用信道上的非MBAN射频干扰的可能性的射频干扰等级，在所述信道之间分配所述MBAN系统。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述分配还基于所述MBAN系统(10,35,36)的服务质量级别(46)。

14.根据权利要求12-13中的任一权利要求所述的方法，还包括：

至少基于所述信道的当前信道质量信息，来构建可用信道的有序列表(50)；以及

向所述MBAN系统(10,35,36)传送所述可用信道的有序列表，其中，所述MBAN系统产生当前信道质量信息，该当前信道质量信息是通过所述收集操作，仅针对所述可用信道的有序列表中的信道来收集的。

15.根据权利要求12-13中的任一权利要求所述的方法，还包括：

至少基于所述信道的当前信道质量信息，来构建可用信道的有序列表(50)；

向所述MBAN系统(10,35,36)传送所述可用信道的有序列表；以及

基于所传送的可用信道的有序列表，在MBAN系统处执行本地信道重新分配。