在异构网络切换期间在终止替换性连接之前的链路评估

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在异构网络切换期间在终止替换性连接之前的链路评估\n[0001] 说明书\n[0002] 本发明应用于医疗病人监控系统，尤其针对生理监控系统。但是，应该了解的是，所描述的技术也可以应用于其它监控系统、其它医疗保健信息收集场景、其它状态监控技术等等。\n[0003] 典型的无线病人监控系统（PMS）包括：1）一个或多个病人监控设备（PMD）；2）病人信息处理服务器（PIPS）；以及3）病人数据库服务器（PDS）。该PMD、PIPS和PDS连接在网络拓扑中。通常，医院的IP网络是有线以太网。PIPS和PDS连接到该有线医院IP网络。将移动PMD连接到医院IP网络的无线接入网络可以基于专利技术和诸如IEEE 802.11之类的标准化局域网（LAN）技术。\n[0004] 该PMD收集病人的生理数据（ECG、SpO2等）并将其发送给PIPS，在那里对数据进行分析和显示。来自病人的数据也可以存储在PDS上。从病人监控器到病人信息显示服务器的数据传输穿过无线接入网和有线的医院IP网络。性命攸关的病人监控系统是错误敏感的，即，它们只能承受很小量的传输错误，并且它们也是延迟敏感的，即，它们要求数据在某个受限制的延迟边界内从PMD发送到PIPS。另外，PMD的关键性能需求是低功率消耗，这使得PMD能够工作较长的时段而无需充电或更换电池。\n[0005] 基于由Shin等人在“Reducing MAC Layer Handoff Latency in IEEE802.11 Wireless LANs（在IEEE 802.11无线LAN中减少MAC层切换等待时间）”（2004年10月，MobiWac’04）中描述的机制的设备虽然易于实现，但是无法避免由于过期的缓存条目造成的对候选网络的时间和能量的密集扫描。虽然这一设备可以提供诸如接入点信道和MAC地址之类的关于候选网络的有限信息，但是其无法提供诸如网络利用率之类的额外信息，这些额外信息对于智能的接入网决策是很重要的。\n[0006] 虽然IEEE 802.21提供了用于分发接入网信息的有趣的框架，但是其在PMS中使用的缺点包括缺少收集信息的方式的规范，因此信息的质量是依赖于实现的并且可能是不充足的。另一个缺点是针对专用无线技术其信令开销可能需要太多的带宽。另外，遵循IEEE \n802.21增加了功率消耗，例如，扫描请求等，这对移动病人监控设备是不利的。\n[0007] 一些系统对链路质量进行测量并将其发送给中央服务器，该服务器做出何时发起切换的决定。一旦当前链路质量被评估为不满足所要求的质量门限时，则建立新的链路并丢弃先前的链路。但是，新建立的链路可能由于多种原因不满足质量门限，例如移动用户可能已经移动到新的无线链路的覆盖区域之外，因为上一次评估是在建立新的连接之前的那条链路上完成的。如果是这种情况，则留给用户的是具有下降了的质量的链路。对于高服务质量敏感的应用，例如病人监控，期望一直有具有较好链路质量的连接，并且这种情形将是不可接受的。\n[0008] 本申请提供了新的以及改进的系统和方法，用于在医疗保健环境中提供最低级别的通信链路质量，所述系统和方法克服了上述问题和其它的问题。\n发明内容\n[0009] 依照一个方面，一种在医疗环境中通过无线网络为移动病人监控设备（MPMD）提供最优的链路质量的方法，包括：在MPMD和第一无线网络之间建立第一通信链路，所述MPMD通过该第一通信链路与医疗保健互联网协议（IP）网络或医疗保健环境之外的一些其它IP网络通信，并评估所述第一通信链路的质量。所述方法还包括，响应于确定所述第一通信链路的质量低于预定的门限级别，与第二无线网络建立第二通信链路，所述MPMD通过该第二通信链路与所述医疗保健互联网协议（IP）网络通信；以及在建立了所述第二通信链路之后评估其质量。另外，响应于确定所述第二通信链路的质量是否低于所述预定的门限级别，如果所述第二通信链路的质量低于所述预定的门限级别，则维持所述第一通信链路。响应于所述第二通信链路的质量不低于所述预定的门限级别，终止所述第一通信链路。\n[0010] 依照另一个方面，一种便于在医疗环境中通过无线网络为移动病人监控设备（MPMD）提供最优的链路质量的系统，包括：耦合到第一无线网络的MPMD，所述MPMD通过该第一无线网络与医疗保健互联网协议（IP）网络通信，以及耦合到所述医疗保健IP网络的病人信息处理服务器（PIPS）。所述系统还包括：无线链路管理中间件，其包括处理器，配置为：评估所述第一通信链路的质量，以及响应于确定所述第一通信链路的质量低于预定的门限级别，与第二无线网络建立第二通信链路，所述MPMD通过该第二通信链路与所述医疗保健互联网协议（IP）网络通信。所述处理器还配置为在建立了所述第二通信链路之后评估其质量，以及响应于确定所述第二通信链路的质量低于所述预定门限级别，如果所述第二通信链路的质量低于所述预定的门限级别，则维持所述第一通信链路。响应于所述第二通信链路的质量不低于所述预定的门限级别，所述处理器终止所述第一通信链路。\n[0011] 依照另一个方面，在医疗环境中在无线网络上具有最优的质量的MPMD包括：无线链路管理中间件，其包括处理器编程为执行存储的指令以便：评估与第一无线网络的第一通信链路的质量，所述MPMD通过所述第一通信链路与医疗保健互联网协议（IP）网络通信；\n以及响应于确定所述第一通信链路的质量低于预定的门限级别，与第二无线网络建立第二通信链路，所述MPMD通过该第二通信链路与所述医疗保健互联网协议（IP）网络通信。所述处理器还编程为在建立了所述第二通信链路之后评估其质量，以及响应于确定所述第二通信链路的质量低于所述预定的门限级别，如果所述第二通信链路的质量低于所述预定的门限级别，则维持所述第一通信链路。响应于所述第二通信链路的质量不低于所述预定的门限级别，所述处理器终止所述第一通信链路。\n[0012] 一个优点是针对病人监控设备维持了一致的质量。\n[0013] 另一个优点在于针对病人监控设备的电量节省。\n[0014] 通过阅读并理解下面的详细描述，本领域的技术人员应该了解本发明的其它优点。\n附图说明\n[0015] 附图只是用于解释说明各个方面的目的，并且不应该解释为限制性的。\n[0016] 图1示出了有助于在医疗保健环境中为移动病人监控设备（MPMD）提供最低质量级别的系统。\n[0017] 图2示出了一种方法的流程图，在该方法中，在连接到新的网络之后但是在丢弃先前的或现有网络链路之前评估新的无线链路的状况。\n[0018] 图3示出了一种方法的流程图，在该方法中，在连接到新的网络之后但是在丢弃先前的或现有无线链路之前评估新的无线链路的状况达预定的时间段，其中，如果新的链路在预定的时间段内具有高于预定门限级别的质量，则终止现有的或先前的链路。\n[0019] 图4示出了一种方法的流程图，在该方法中，在连接到新的网络之后但是在丢弃先前的或现有无线链路之前评估新的无线链路的状况达预定的时间段，其中，如果新的链路在预定的时间段内具有高于预定门限级别的质量，则终止现有的或先前的链路。\n具体实施方式\n[0020] 为了克服上述问题，所描述的系统和方法在丢弃先前的无线链路之前评估新建立的无线链路的质量以确定其满足质量门限。另外，如果先前的新的网络链路质量不满足所要求的质量门限，则可以建立多个新的链路并评估它们的质量。以这种方式，便于实现由其它通信实体使用的链路质量评估报告的自主生成。\n[0021] 图1示出了有助于在医院或医疗保健环境中为移动病人监控设备（MPMD）12提供最低质量级别的系统10。该MPMD包括病人监控应用14，其监控病人的一个或多个生理参数（例如，心率、呼吸速率、SpO2、温度、血压等）。该MPMD还包括无线链路管理中间件16（例如，硬件和软件）用于在医院环境中在一个或多个无线网络上通信。例如，中间件16便于实现向第一无线网络18、第二无线网络20直到第N无线网络（未示出）发送信息和从第一无线网络18、第二无线网络20直到第N无线网络接收信息。无线网络耦合到医疗保健互联网协议（IP）网22并与之通信，该医疗保健互联网协议（IP）网继而可操作地耦合到病人信息处理服务器（PIPS）24。PIPS包括无线链路管理中间件26（例如，用于在医疗保健环境中与IP网络和/或在一个或多个无线网络中进行通信的硬件和软件。本申请中所使用的“医疗保健环境”可以指医院或其它病人护理设施。在另一个示例中，医疗保健环境可以是救护车或其它病人转移设施，其中，MPMD与PIPS进行本地通信和/或通过手机网络连接与PIPS进行通信和/或在一个或多个无线网络中进行通信。在另一个示例中，医疗保健环境存在于设置PMDM的任何地方，例如当PMDM设置在病人家中并监控病人以通过IP网络向本地或远程PIPS提供病人的生理数据时。PIPS还包括病人信息显示和存储（PIDS）28组件（例如，处理器、存储器和显示器等），可以将从MPMD接收的病人信息在此存储和显示。\n[0022] 在一个实施例中，中间件组件16检测第一网络18和MPMD 12之间的通信链路的质量何时低于预定的门限，并在该MPMD和第二网络20之间发起新的通信链路。在终止与该第一网络的通信链路之前，中间件16在新的通信链路上执行链路质量评估以确保该新的通信链路具有高于预定门限的质量。如果不是，则维持该第一通信链路以确保MPMD还是能够与IP网络进行通信，同时中间件16尝试与第二网络20或与第三网络（未示出）等建立另一个新的通信链路，直到建立了具有高于预定门限级别的质量的新的通信链路为止。为了确定是否接受端到端链路或连接（例如，从MPMD到PIPS或诸如IP网络之类的另一个端节点），本申请中所描述的预定门限的比较可以针对多于一个参数来进行，每个参数具有要进行比较的预定的门限值。连接是否被接受的决定可以基于离散的逻辑（例如，在中间件16、26中包括的和/或由其执行的），这些逻辑接收针对一个或多个参数与它们各自的门限进行比较的结果。\n[0023] 本申请中所用的通信链路的“质量”或“链路质量”包括有助于整体链路质量的通信链路的各个方面。在某种意义上，该质量可以是所接收的RF波形的SNR。在其它方面，连接的质量部分上是由信号质量和影响该连接的质量的其它因素确定的。例如，网络上的负载、网络中的拥塞、链路的容量或带宽等等可以对整体链路质量起作用。另外，连接的状态和质量可能不仅受到第一链路或直接链路上的上述因素的影响，而且还会受到去往目标节点（即，该连接的另一个端点）的路径的第二链路、第三链路等的影响，这就是为何在建立连接之后才由所描述的系统和方法来执行测量（即，不是仅仅预先估计）。信号质量的连接前评估或估计没有给出设备可以预期的服务质量（QoS）的全貌。\n[0024] 可选的，中间件16将MPMD和第一网络之间的通信链路的质量与其与第二网络的链路的质量进行比较，并且维持具有更好质量的链路而终止较差质量的链路，以便保存MPMD处的电池电量。在另一个实施例中，由PIPS 24（即，在接收器侧）中的中间件26接收器执行MPMD和网络18、20之间的质量评估，以便保存MPMD中的电池电量。\n[0025] 应该了解的是，中间件16、26可以包括用于执行所述功能、方法、动作等的硬件和/或软件。例如，该中间件可以包括用于存储计算机可执行指令的存储器或计算机可读介质（未示出），以及用于执行计算机可执行指令的一个或多个处理器（未示出），上述计算机可执行指令用于执行本申请中描述的各种功能、动作、步骤、方法等。该存储器可以是在其上存储控制程序的计算机可读介质，例如磁盘、硬盘驱动等。计算机可读介质的一般形式包括，例如软盘、可折叠磁盘、硬盘、磁带或任何其它磁存储介质、CD-ROM、DVD、或任何其它光介质、RAM、ROM、PROM、EPROM、闪速-EPROM、它们的变形、其它存储芯片或卡带，或处理器可以从其中读取并执行的任何其它有形介质。就此而论，本申请中描述的系统可以实现在或实现为一个或多个通用计算机、专用计算机、已编程的微处理器或微控制器以及外围集成电路元件、ASIC或其它集成电路、数字信号处理器、诸如分立元件电路之类的电子电路或逻辑电路、诸如PLD、PLA、FPGA、图像卡CPU（GPU）或PAL之类的可编程逻辑设备等。\n[0026] 通过举例的方式提供下面的实施例以便描述采用图1的系统和图2-4的方法的各种方式，其不应该以限制性的方式来解释。在一个实施例中，PIPS 24（或接收器）执行链路质量评估。MPMD 12（或发送器）通过从PIPS自主接收（即，无需明确地请求该链路质量报告）链路评估或质量报告来获取链路评估信息。在另一个实施例中，MPMD主动从PIPS请求链路质量报告。链路评估报告是该通信链路的应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层处的协议帧中的消息。该链路质量报告包括对在所述应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层处的链路质量的测量。另外，举例而言，该报告可以包括通过监控多个未成功的发送分组的尝试、缺少在应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层处接收的确认等收集到的信息。在另一个示例中，报告包括物理层比特或分组错误率、媒体接入层分组错误率、网络层分组错误率等的测量结果以便评估该链路质量。在另一个示例中，该报告包括物理层延迟、媒体接入层延迟、网络层分组延迟、传输层延迟、会话层延迟或应用层延迟的测量结果以便评估该链路质量。在另一个示例中，该报告包括物理层抖动、媒体接入层抖动、网络层分组抖动、传输层抖动、会话层抖动或应用层抖动的测量结果以便评估该链路质量。\n[0027] 在另一个实施例中，利用PIPS 24或接收器来调换MPMD 12或发送器的角色。也就是，该报告由MPMD或发送器自主地发送（或根据PIPS的请求），并且它们由PIPS接收。\n[0028] 根据另一个实施例，PIPS 24或接收器使用SIP协议来建立与MPMD 12或发送器（反之亦然）的连接。在另一个实施例中，PIPS 24或接收器使用H.323协议来建立与MPMD 12或发送器（反之亦然）的连接。这些连接可以是单向的（只发送或只接收）或者是收发的。\n[0029] 可以由MPMD 12或由PIPS 24执行链路质量评估。如果由PIPS执行，则链路质量报告作为应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层中的一个或多个中的协议帧中的消息发送给MPMD。从MPMD向PIPS发送请求以使得该PIPS评估链路质量，并且该请求可以包括测量在应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层处的链路质量的请求。\n[0030] 在另一个实施例中，MPMD 12或发送器通过测量如在该发送方处所见的应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层处的链路质量来进行链路质量评估。例如，MPMD可以监控多个未成功的发送分组的尝试、缺少在应用层、会话层、传输层、网络层、媒体接入层或物理层处接收的确认等。\n[0031] 在双工或半双工连接的情况中，MPMD 12或发送器测量物理层比特或分组错误率、媒体接入层分组错误率、网络层分组错误率等以便评估该链路质量。该MPMD或发送器还可以测量物理层延迟、媒体接入层延迟、网络层分组延迟、传输层延迟、会话层延迟或应用层延迟以便评估该链路质量。另外或作为替换，MPMD或发送器测量物理层抖动、媒体接入层抖动、网络层分组抖动、传输层抖动、会话层抖动或应用层抖动以便评估该链路质量。\n[0032] 在另一个实施例中，来自PIPS 24或接收器的响应包括前述参数（例如，根据未成功的分组传输尝试和/或缺少在各个链路层处接收的确认、在一个或多个链路层处的一个或多个分组错误率、抖动和延迟等）中的一个或多个。\n[0033] 在另一个实施例中，利用PIPS 24或接收器来调换MPMD 12或发送器的角色。也就是，由PIPS或接收器发送请求，由MPMD或发送器生成响应。\n[0034] 在另一个实施例中，根据在一个或多个链路层处的一个或多个分组错误率、抖动和延迟等的链路质量的评估在PIPS 24或接收器处完成。\n[0035] 在一个实施例中，MPMD或发送器使用RTP（IETF RFC 3550）协议来发送实时数据。\n[0036] 在另一个实施例中，无线网络18、20包括与下面中的一个或多个相关联的通信技术：IP多媒体子系统（IMS）、通用分组无线服务（GPRS）、通用移动电信系统（UMTS）、码分多址（CDMA）、CDMA 2000、临时标准95（IS-95）、全球移动通信系统（GSM）、CDMA 1x、CMDA 1x演进数据优化的EV-DO、全球微波互联接入（WiMAX）、IEEE802.11、IEEE 802.15、IEEE 802.16、IEEE 802.21、无线保真（Wi-Fi）、基于宽带CDMA（W-CDMA）的UMTS、基于时分双工（TDD）的UMTS、CDMA 3x EVDO、高速分组接入（HSPA）D、HSPAU、增强数据速率的GSM演进（EDGE）、蓝牙、紫蜂、超宽带（UWB）、长期演进（LTE）、Wi-Bree等。无线网络18、20可以进一步采用共同的无线技术或不同的无线技术。\n[0037] 图2示出了一种方法的流程图，在该方法中，在连接到新的网络之后但是在丢弃先前的或现有网络链接之前评估新的无线链路的状况。在50，通过可用无线网络在MPMD和PIPS之间建立初始的通信链路（例如，第一链路）。在52，监控（例如，连续地、周期性地等等）该初始通信链路的状态（例如，服务质量）。在54，确定关于现有链路中的质量是否低于可接受的最低门限级别（例如，最大级别的50%、60%、75%等）。如果现有链路的质量不低于该门限级别，则该方法返回52以继续监控现有链路的质量。如果确定该质量低于最低门限级别，则在56，建立新的（例如，第二）无线通信链路。该新的链路可以建立在相同的无线网络上或在不同的无线网络上。例如，如果由于MPMD和提供现有链路的接入点之间的距离增加（例如，由于病人移动到远离接入点的位置）而造成初始的或现有的链路质量降低，则在提供更好质量的新的网络上建立新的链路。在另一个示例中，现有链路的质量可能由于服务接入点处有限的带宽而降低，在这种情况中，可以使用不同的接入点在原始的或第一网络上建立新的链路。作为替换，该新的链路也可以建立在不同的网络上。\n[0038] 在58，确定关于新的链路的质量是否低于预定的可接受门限。如果是，则该方法返回56，在此建立又另一个链路（例如，在这个示例中是第三链路）。原始的“新的”链路（例如，在这个示例中是第二链路）可以在这一点处终止或可以保持。如果新的（第二）链路具有高于预定的门限的质量，则在60，终止初始（第一）链路。以这种方式，建立了具有预定的最低质量的新链路，并在终止原来的链路之前对其评估以确保针对MPMD的最低服务质量。\n[0039] 图3示出了一种方法的流程图，在该方法中，在连接到新的网络之后但是在丢弃先前的或现有无线链路之前评估新的无线链路的状态达预定的时间段，其中，如果新的链路在预定的时间段内具有高于预定的门限级别的质量，则终止现有的或先前的链路。在70，通过可用的无线网络在MPMD和PIPS之间建立初始的通信链路（例如，第一链路）。在72，监控（例如，连续地、周期性地等等）该初始通信链路的状态（例如，服务质量）。在74，确定关于现有链路中的质量是否低于可接受的最低门限级别（例如，最大等级的40%、45%、60%等）。如果现有链路的质量不低于该门限级别，则该方法返回72以继续监控现有链路的质量。如果确定该质量低于最低门限级别，则在76，建立新的（例如，第二）无线通信链路。该新的链路可以建立在相同的无线网络上或在不同的无线网络上。在78，确定关于新的链路的质量是否低于预定的可接受门限。如果是，则在80，允许在该方法返回76以生成另一个新的无线通信链路之前逝去预定的时间段。如果新的（第二）链路具有高于预定门限的质量，则在82，终止初始（第一）链路。以这种方式，建立了具有预定的最低质量的新链路，并在终止原有链路之前对其评估以确保针对MPMD的最低服务质量。也就是，该方法可以重复预定的次数或在丢弃先前的无线链路之前在预定的时间段期间重复。\n[0040] 图4示出了一种方法的流程图，在该方法中，在连接到新的网络之后但是在丢弃先前的或现有的无线链路之前评估新的无线链路的状况达预定的时间段，其中，如果新的链路在预定的时间段内具有高于预定的门限级别的质量则终止现有的或先前的链路。在90，通过可用的无线网络在MPMD和PIPS之间建立初始的通信链路（例如，第一链路）。在92，监控（例如，连续地、周期性地等等）该初始通信链路的状态（例如，服务质量）。在94，确定关于现有链路中的质量是否低于可接受的最低门限级别（例如，最大级别的40%、45%、60%等）。如果现有链路的质量不低于该门限级别，则该方法返回92以继续监控现有链路的质量。如果确定该质量低于最的门限级别，则在96，建立新的（例如，第二）无线通信链路。该新的链路可以建立在相同的无线网络上或在不同的无线网络上。在98，确定新的链路的质量是否低于预定的可接受门限。如果是，则在100，允许逝去预定的时间段（例如，10秒、60秒等）。在预定的时间段期满之后，则在102，再次评估新的通信链路的质量以确定其是否高于预定的最低门限。如果到预定时间段结束时新的链路质量没有上升和/或保持在预定的最低门限级别之上，则该方法返回到96，在此建立又一个链路（在这个示例中是第三链路）。原有的“新的”链路（例如，在这个示例中是第二链路）可以在这一点处终止或可以保持。如果新的（第二）链路具有高于预定的门限的质量，则在104，终止初始（第一）链路。以这种方式，建立了具有预定的最低质量的新链路，并在终止原有链路之前对其评估以确保针对MPMD的最低服务质量。也就是，该方法可以在预定的时间段重复或重复预定的次数，并且如果新的链路质量不高于门限，则建立另外的新的连接并通过不同的无线链接对其进行评估。\n[0041] 已经参照多个实施例描述了本发明。根据对前面详细描述的阅读和理解可以产生对其它的修改和替换。其目的是将本发明解释为包括所有这种修改和替换，只要其处于所附权利要求或其等效物的范围之内。