Wi-Fi a služby lokalizace nejen ve zdravotnictví

Zdravotnictví je zcela specifický sektor z hlediska různorodosti požadavků na komunikační technologie.

Nejen v nemocnicích, ale i v dalších zdravotnických zařízeních se mimořádně ujaly v posledních letech Wi-Fi umožňující potřebnou mobilitu lékařům a dalšímu personálu a současně kvalitní připojení k dalším systémům. Pro potřeby sledování zdravotnického materiálu a přístrojového vybavení se začíná uplatňovat ve spolupráci s Wi-Fi další technologie s vysokým potenciálem, RFID.

Podle nedávno zveřejněné studie společnosti ABI Research („Active RFID and Wi-Fi in the RTLS Market“) je kombinace Wi-Fi a RFID (Radio Frequency Identification) ideálním řešením v dosud komunikačně nepokryté oblasti dohledu nad zdravotnickým vybavením. Zatím se totiž dohledové systémy nad vybavením uplatňují pouze ve zlomku zdravotnických zařízení (5 % v severní Americe).

Přitom sledování a přesný přehled umístění zdravotnického vybavení jsou mimořádně důležité nejen pro pacienty samotné, ale pro celý sektor a jednotlivá zařízení. Medicínské přístroje mohou být velice drahé a navíc jsou značně různorodé (od vozíků a kolečkových křesel až po nejsložitější přístroje na vyšetřovnách a operačních sálech). Pokud neexistuje aktuální systém sledování tohoto vybavení, je pak v reálném čase téměř nemožné s určitostí právě potřebnou položku rychle lokalizovat a použít. Není také jasné, zda je vůbec k dispozici, nebo se právě někde používá.

Kromě toho se zdravotnické přístroje a další materiál stává čím dál více terčem nenechavců, takže mít přesný a přísný dohled nad značným majetkem, jehož zmizení může ohrozit lidské životy, se bohužel stává dalším požadavkem na zdravotnická zařízení a jejich již tak vytížený personál.

Aktivní RFID

Díky RFID mohou mít všechny položky svoji rádiovou identifikaci, kterou lze lokalizovat v reálném čase právě prostřednictvím Wi-Fi pokrývající celý prostor zdravotnického zařízení. Navíc podporou Wi-Fi jsou z dobrých důvodů již vybaveny mnohé moderní lékařské přístroje určené pro monitorování pacientů. Vzhledem k tomu, že zdravotnický sektor patří k těm s nejchroničtějším nedostatkem financí, využití stávající (a populární) infrastruktury Wi-Fi a doplňku pouze relativně levného nasazení RFID a jejich propojení je pro sektor tou nejlepší zprávou. Stávající Wi-Fi síť ovšem může vyžadovat další rozšíření o nové přístupové body, protože původní síť nebyla navržena se záměrem současně podporovat systém sledování vybavení, ale výhradně pro komunikační účely. Takže je třeba pokrýt také skladové prostory apod.

Ne každé RFID je ovšem pro tento účel vhodné, jedná se především o aktivní rádiové značky. Na rozdíl od pasivních RFID, které mají malou paměť a napájejí se prostřednictvím signálu ze snímače, jsou aktivní RFID plnohodnotné, vybavené mikročipy, více rozhraními a bateriemi pro vlastní napájení. Aktivní RFID mají vlastní napájení pomocí baterií a mají větší dosah než pasivní RFID (15-25 metrů), protože nezávisejí na odrazu energie od snímače. Pasivní RFID může pracovat na kmitočtech vysokých (13,56 MHz) a ultra-vysokých (868 - 956 MHz), zatímco aktivní RFID může pracovat také v pásmu 2,4 GHz.

Mezi na trhu již zavedenými výrobci RFID narazíme na společnosti RF Code a Radiante.

Systémy lokalizace: od GPS k Wi-Fi

Wi-Fi je stále častěji využíváno nejen pro komunikační účely, ale právě pro lokalizace, a to nejen ve zdravotnictví. Jiných způsobů stejně dostupných – jak z hlediska pokrytí, tak z finančního hlediska – totiž mnoho není. Používat mobilní telefony pro triangulační lokalizaci si může dovolit málokdo, schůdnější je již v dnešní době využívat globální (americký vojenský) systém GPS (Global Positioning System), využívající satelity 22 km nad povrchem Země. Podpora GPS se začíná nabízet jako standardní součást mobilních telefonů (jakožto vymoženost inzerovaná na pomoc zákazníkům v případě jakékoli nouze) a modernějších automobilových systémů (např. v rámci evropské iniciativy eCall; viz též článek eCall do každého vozu do roku 2009). Jakmile bude spuštěn evropský systém Galileo (plánované dokončení do roku 2008), určený pro přesné civilní lokalizační služby, stane se lokalizace již standardní službou vedle rádiové komunikace.

Předpovědi pro lokalizační služby (LBS, Location-Based Services) založené na GPS slibují do pěti let přes 300 miliónů uživatelů, přičemž v letošním roce jejich počet dosáhl pouhopouhých 12 miliónů na celém světě (podle zprávy „Location-Based Services“ analytiků ABI Research). Zatímco v současnosti GPS využívá necelé půl procento všech bezdrátových uživatelů, v roce 2011 jejich podíl přesáhne 9 %. Největší nárůst zájmu o tuto technologii se předpokládá v severní Americe a v západní Evropě. V USA se provozovatelé jako Nextel a Sprint zasloužili o zavádění LBS služeb do nákladní dopravy a s novými aplikacemi letos přichází také Verizon Wireless.

Korea a Japonsko jsou jako obvykle již daleko vepředu, a to v masovém trhu běžných uživatelů. Ti jsou zvyklí využívat lokalizační služby zejména pro navigaci nejen v osobní dopravě (z osobní zkušenosti mohu potvrdit, že v Japonsku již před takovými sedmi lety měli efektivní, a proto také hojně používaný navigační systém všechny autobusy a vozy taxislužby). Mezi další využití se řadí vyhledávací služby v rámci rodiny a blízkého okolí.

Mezi výrobce systémů pro lokalizaci prostřednictvím Wi-Fi (WPS, Wi-Fi Position System) patří společnosti jako Aeroscout, Ekahau a PanGo. Za zajímavost stojí, že asijské společnosti CPS, SiGe Semiconductor a Shanghai Simcom nedávno oznámily S788, první multimediální GSM zařízení s podporou tzv. E-GPS (Enhanced GPS). E-GPS má mnohem lepší výkonnostní parametry oproti klasickému GPS: lokalizace se provede maximálně do čtyř sekund bez ohledu na složitost prostředí a ve výsledku je až desetkrát rychlejší než GPS. Tím ale výhody E-GPS nekončí, protože jednou z podstatných předností je stokrát nižší spotřeba energie.

Dalším aktivním hráčem v LBS je Skyhook Wireless, tentokrát již na bázi Wi-Fi. Nabízí vývojářům lokalizačních aplikací volný přístup ke své metropolitnímu lokalizačnímu systému založenému na všudypřítomnosti přístupových bodů Wi-Fi v městském prostředí. Díky tomu je lokalizace mobilního zařízení s podporou Wi-Fi dílem doslova sekundy. WPS pracuje s přesností na 20 metrů a díky závislosti na Wi-Fi nemá problém s přechody mezi vnitřním a vnějším prostředím. Systém společnosti Skyhook je v současnosti aktivní v přední stovce amerických měst a do roku by měl pokrýt 70 % populace celé země.

Na rozdíl od ryze mobilních technologií jsou lokalizační aplikace typu WPS mnohem levnější, protože není potřeba specializovaný a drahý GPS hardware. GPS čipy pro mobilní telefony přijdou na pět až deset dolarů, a to pořád není málo pro výrobce nových zařízení v tvrdé konkurenci. Naproti tomu přidání podpory Wi-Fi do mobilních telefonů, ačkoli stojí také peníze, slibuje větší zájem u koncových uživatelů díky různorodosti jejího využití (nejen lokalizace).

Evropa a lokalizační služby

V Evropě je sice podíl telefonů vybavených podporou pro GPS v současnosti malý (jak u GSM, tak 3G telefonů), ale v příštích dvou letech se má na trh dostat výrazně více WCDMA telefonů s GPS čipy. To zase na druhou stranu má zvýšit obrat s UMTS telefony. I když je trh s lokalizačními systémy v Evropě zatím mezi ostatními bezdrátovými službami nevýrazný (vloni činil 274 miliónů eur podle Berg Insight), může se to rychle změnit, a to nejen v souvislosti se spuštěním Galilea. Lokalizovat půjde s přesností menší než metry a využití bude různorodé: pro osobní navigaci, sledování vozidel a pohotovostní potřeby.

Jedním z důležitých, vloni zahájených, evropských projektů je ISHTAR (Industrial Stimuli for the HarmonisaTion of EuropeAn Research in the area of Location Based Services) v rámci výzkumného programu EU FP6 (z evropských fondů projekt vyčerpá 600 tisíc euro). Podílejí se na něm výrobci a provozovatelé jako Alcatel Alenia Space, Teletel, NAVTEQ, TeleAtlas a Telekom Austria. Projekt se zaměřuje na trh s LBS, protože Evropě chybí spolupráce mezi společnostmi zabývajícími se LBS technologiemi, službami a aplikacemi. Právě rozdrobenost trhu, resp. dlouhý řetězec vzájemně na sobě závislých hráčů (od dodavatelů mobilních zařízení až po tvůrce koncových aplikací a poskytovatelů obsahu) činí potřebnou spolupráci poměrně náročnou. K tomu přistupuje ještě všeobecně citlivá otázka ochrany soukromí.

Projekt vloni provedl průzkum evropského trhu s LBS, který ukázal, v kterých sektorech je LBS populární. Největším sektorem v LBS službách je doprava a turismus (15 %), následován sledováním a monitorováním (14 %), informačními (13 %) a bezpečnostními službami (12 %) a management nákladní dopravy (11 %). Většina dotázaných se v průzkumu vyjádřila pozitivně o budoucím rozvoji LBS trhu, protože se na trh dostávají nové terminály a nové aplikace. Právě v této souvislosti projekt zdůrazňuje nutnost podpory personalizace. Obsah musí být nejen dostupný a přizpůsobitelný pro dané koncové zařízení (jiné nároky a možnosti má PDA a jiné laptop), ale především kvalitní (nejen z hlediska zobrazení, ale zejména aktuálních informací).

Z technického hlediska je potřeba zapracovat na mobilních terminálech z hlediska spotřeby energie, ale také na pokrytí signálem v budovách (někteří provozovatelé tvrdí, že lokalizaci iniciují dokonce ze 70 % uživatelé uvnitř budov, nikoli v otevřeném prostoru). Energetické úspory se dosahuje přenesením zpracování satelitního signálu z koncového zařízení jinam, typicky do buňky sítě. Např. u technologie A-GPS (Assisted-GPS) koncové zařízení má čipovou sadu a potřebnou anténu pro zachycení signálu s GPS satelitů, ale přijatá data okamžitě odesílá ke zpracování do své buňky, takže vyhledání pozice satelitu a výpočet pozice zařízení na základě zpoždění signálu koncové zařízení nemusí samo provádět.

Obrázek: Komunikace se satelitem a mobilní základnou u A-GPS

Legenda: SMLC=serving mobile location centre; GMLC=gateway mobile location centre

LBS uvnitř uzavřených prostor lze zrealizovat pomocí technologií jako A-GPS a právě Wi-Fi. Nicméně chybějící článek je průběžná lokalizace při přechodu z venkovních do vnitřních prostor a obráceně. Projekt se proto zaměřuje na harmonizaci technologií a služeb a rovněž normalizace v oblasti LBS. Do budoucna má jasně předložit plán potřebného výzkumu a vývoje pro tento sektor, protože jako podpůrná aktivita (tzv. SSA, Specific Support Action) výzkumné aktivity neprovádí.

7. 11. 2006

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA