一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法与流程

本发明涉及远程医疗监控技术领域，特别是涉及一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法。

背景技术：

当今我国3g、4g、5g技术都在不断涌现和发展中，网速也不断提高，但是在城市之外，还有相当数量的郊区、农村和偏远山区还没有覆盖优质、稳定的先进移动通信网络。尤其在农村地区，覆盖范围最广的仍然是2ggprs/edge网络，在很多情况下网速、网络延迟和数据完整性都不容易很好的保证。

另一方面，越来越多的医疗设备通过移动通信网路进行远程数据交互，它们需要保证尽可能高的传输质量、完整性和稳定性等，于是如何在低质量移动通讯网络中，实现更高效、安全、可靠、稳定的医疗数据传输就具有非常重要的研究意义和实用价值。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法，通过远程医疗设备使用初始参数采集医疗数据，并且经由通讯模块，在重传机制的控制下，通过低质量移动通信网络发送至服务器；服务器在接收医疗数据后，首先进行数据crc校验，然后计算时钟延迟，在时钟同步后，根据时间戳计算网络延迟和网速；服务器将所计算出的网络延迟和网速数据，发送到远程医疗设备的通讯模块；远程医疗设备根据通讯模块从服务器接收的时间和网络数据，计算最佳数据包大小，并且动态调整医疗数据包参数，以控制数据包大小，以达到在医疗监控技术领域，通过低质量的移动通信网络在远程医疗设备和服务器之间高效、安全、可靠和稳定的传输所需医疗数据的目的。

本发明所采用的技术方案是：一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法，包括如下步骤：

1）远程医疗设备使用初始参数采集医疗数据，并且经由通讯模块，在重传机制的控制下，通过低质量移动通信网络发送至服务器；

2）服务器在接收医疗数据后，首先进行数据crc校验，然后计算时钟延迟，在进行网络时钟同步后，根据时间戳计算网络延迟和网速；

3）服务器将所计算出的网络延迟和网速数据，发送到远程医疗设备的通讯模块；

4）远程医疗设备根据通讯模块从服务器接收的时间和网络数据，计算最佳数据包大小，并且动态调整医疗数据包参数，以控制数据包大小。

进一步地，所述远程医疗设备的医疗数据包包括时间戳数据、包长度数据和crc校验数据。

进一步地，步骤1）所述的重传机制采用滑动窗口协议进行。

进一步地，所述的动态调整医疗数据包参数的过程，还包括改变远程医疗设备数据采集模块的采样率和采样精度。

进一步地，所述的动态调整医疗数据包参数的过程，还包括动态调整医疗数据包的压缩率。

进一步地，步骤1）所述的医疗数据从通讯模块至服务器的发送过程，通过高效的mqttqos1方法进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过使远程医疗设备使用初始参数采集医疗数据，并且经由通讯模块，在重传机制的控制下，通过低质量移动通信网络发送至服务器；服务器在接收医疗数据后，首先进行数据crc校验，然后计算时钟延迟，在进行网络时钟同步后，根据时间戳计算网络延迟和网速；服务器将所计算出的网络延迟和网速数据，发送到远程医疗设备的通讯模块；远程医疗设备根据通讯模块从服务器接收的时间和网络数据，计算最佳数据包大小，并且动态调整医疗数据包参数，以控制数据包大小，从而达到了在低质量移动通信网络情况下，使远程医疗设备将所采集的医疗数据更高效、安全、可靠和稳定的传输到服务器的技术目的。

附图说明

图1为一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法所涉及各部件的构成图，其中：p1-远程医疗设备，p2-通讯模块，p3-低质量移动通信网络，p4-服务器，p11-数据采集模块，p12-参数计算模块；

图2为一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法的流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并且不对本发明的保护范围构成限定。

在如图1所示的各部件构成图中，远程医疗设备p1的数据采集模块p11包含一系列的医疗传感器，其参数计算模块p12用于根据通讯模块p2从服务器接收的时间和网络数据，计算数据包大小，并且动态调整医疗数据包参数。低质量移动通信网络p3包括2g、3g、4g等网络制式。

如图2步骤s1，所述远程医疗设备的医疗数据包包括时间戳数据、包长度数据和crc校验数据，所述重传机制采用滑动窗口协议进行。滑动窗口协议属于tcp协议的一种应用，用于网络数据传输时的流量控制，以避免拥塞的发生。

如图2步骤s2，服务器在接收医疗数据后，首先进行数据crc校验，然后计算时钟延迟，在进行网络时钟同步后，根据时间戳计算网络延迟和网速。网络时间同步可以采用网络时间协议（ntp）进行。

服务器与医疗设备时间同步后，计算网速公式如下：

网络上行传输时间=服务器接收到上行数据的本地时间-该消息对应的发出时间–平均处理时延

其中，平均处理时延包括通讯模块封包耗时和服务响应处理耗时，可以通过执行相关软件测试代码而得出。

实际传输数据长度=医疗数据原始数据长度+平均封包增长数据长度

（所述封包的包头包括tcp包头、http包头、mqtt包头）

网速=实际传输数据长度÷网络上行传输时间

如果，服务器本身不具备时间同步能力，则网速计算可以在远端医疗设备上进行。医疗设备上的计算公式为：

网络往返时间=接收到响应数据的本地时间–该消息对应的发出时间–平均处理时延

其中，平均处理时延包括通讯模块封包耗时和服务响应处理耗时，可以通过执行相关软件测试代码而得出。

网速的计算公式为：

实际传输数据长度=医疗数据原始数据长度+平均封包增长数据长度

（所述封包的包头包括http包头、mqtt包头）

网速=实际传输数据长度÷（上下行网速系数×网络往返时间）

对于一地的无线通信网络，上下行网速系数的测量方法如下：第一步，上下行发送同样大小的数个数据包，然后计算这些数据包的延迟。第二步，上行发送数倍于前述数据包大小的数据包，下行不变，再次计算延迟。多次发送后的延迟差的平均值就是上行增量导致的延迟。同理，可以计算下行延迟增量。此时，上下行网速系数即等于上下行延迟增量的比值。mqtt协议ping数据包具有固定的大小，与pingack包的大小相同，故可以用作进行上下行网速系数测量所用的数据包。

如图2步骤s4，远程医疗设备根据通讯模块从服务器接收的时间和网络数据，计算最佳数据包大小，并且动态调整医疗数据包参数，以控制数据包大小。其中，最佳数据包大小的计算公式为：

最佳数据包大小=测得网速×经验系数

测得网速单位常用kb/s，上述经验系数取0.5~0.9之间，实际开发人员可以根据实际情况进行调整和实验。其意义在于平衡未来实际网速和测得网速之间的波动和偏差而做出的可靠性保障，确保最大概率的实现在期望的时间间隔（比如1s）内，能将长度为最佳数据包大小的数据包发送成功的目的。

远程医疗设备动态调整医疗数据包参数的过程，不仅包括对医疗数据包本身的压缩率调整，还包括改变远程医疗设备采样模块的采样率和采样精度。

mqtt作为ibm公司推出的商用消息服务器技术，有助于剥离消息服务类应用中多个生产者和多个消费者之间的耦合性，做到多个生产者对多个消费者的异步消息收发，同时具有消息缓存、离线接收、终端认证功能，具有极强的可靠性、安全性和数据容量。一种用于医疗的低质量移动通信网络数据包大小控制方法采用mqtt协议，并且结合具有接收数据确认功能的qos1技术，能为低质量无线通信网络环境下的医疗数据收发增加一道数据安全性和可靠性保障。

总之，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过远程医疗设备使用初始参数采集医疗数据，并且经由通讯模块，在重传机制的控制下，通过低质量移动通信网络发送至服务器；服务器在接收医疗数据后，首先进行数据crc校验，然后计算时钟延迟，在进行网络时钟同步后，根据时间戳计算网络延迟和网速；服务器将所计算出的网络延迟和网速数据，发送到远程医疗设备的通讯模块；远程医疗设备根据通讯模块从服务器接收的时间和网络数据，计算最佳数据包大小，并且动态调整医疗数据包参数，以控制数据包大小。通过这些措施，达到了在低质量移动通信网络情况下，使远程医疗设备将所采集的医疗数据更高效、安全、可靠和稳定的传输到服务器的技术目的。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并且不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并且做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。