Algemene technologie
Draadloze communicatie-infrastructuur voor de zorgsector Door: Herman Erdtsieck, Fix Telematics
Figuur 1. Dect toestel met paging en een alarmknop. Een WiFi toestel heeft wezenlijk geen ander uiterlijk.
De ontwikkelingen op het gebied van draadloze communicatie zijn stormachtig verlopen. Zo is het aantal GSM-toestellen in Nederland momenteel al groter dan het aantal inwoners. Ook PC’s worden steeds vaker draadloos met bedrijfs- of particuliere netwerken verbonden, en talloze toepassingen zoals afstandsbedieningen, inbraaksystemen en headsets zijn niet meer aan draden gebonden.
D
e verwachting is dat er in de nabije toekomst nog meer van draadloze verbindingen gebruik gemaakt zal gaan worden. In die zin is dit dan ook,naast het Internet Protocol (IP),een van de belangrijkste innovaties binnen de ICT. In dit artikel zal ingegaan worden op de diverse toepassingen, wat deze voor de zorg kunnen betekenen en welke haken en ogen eraan zitten. In het artikel “Voice over IP (VoIP) - een revolutie of een hype?” (zie TG van april 2005 of het kennisplein Bouwcollege) is beschreven dat IP voor tal van toepassingen, zoals telefonie en verpleegkundigen-oproepsystemen, in de nabije toekomst onvermijdelijk is, omdat alternatieven niet meer in de handel zullen zijn. Een van de grote voordelen is dat de gebruikte technieken bij de verzending van informatie eenduidig zijn en (dus) ook gebruik kunnen maken van dezelfde transportnetwerken. Met een eenduidig communicatieprotocol zijn er ook op draadloos gebied geen aparte netwerken meer nodig. Nu is het gebruikelijk om Dect-netwerken voor telefonie en WiFi-netwerken voor data aan te leggen. De trend is dat er straks nog maar één netwerk nodig is - op basis van WiFi. Hoewel dit een vereenvoudiging lijkt, is niets minder waar. WiFi kent vele variaties, die elkaar snel opvolgen en meestal niet backwards compatible zijn. Ofwel, nieuwe toepassingen vereisen weer een nieuwe WiFi-variant met nieuwe investeringen voor de infrastructuur.
20
Ook de beveiliging vormt een belangrijk aandachtspunt. Behalve dat de nodige versleuteling er voor moet zorgen dat de gegevens niet ‘afgeluisterd’ kunnen worden, is het onvermijdelijk dat virussen en ongewenste berichten door de koppelingen ook in de telefonie en andere systemen zullen binnendringen. Last but not least worden er met name in de zorgsector hoge eisen gesteld aan de betrouwbaarheid en de continuiteit. Het zal duidelijk zijn dat een verregaande integratie deze betrouwbaarheid niet zal verhogen. Draadloze technieken zijn sowieso gevoeliger voor storingen en vereisen extra inspanning om toch aan de gewenste betrouwbaarheid te kunnen voldoen. De betekenis van de ontwikkelingen op draadloos gebied is nu al zichtbaar in de diverse smart phones. De telefoniefunctie is daarbij steeds minder prominent aanwezig. Primair is een betrouwbare, snelle dataverbinding waarmee tal van toepassingen, zoals e-mail, browsen, agenda’s en plaatsbepaling mogelijk zijn en waarmee dan ook nog kan worden getelefoneerd. Ook in de zorgsector zijn hier talrijke voordelen mee te behalen, die de kwaliteit en de efficiëntie van de zorgverlening kunnen verbeteren.
Dect versus WiFi De Dect-technologie is speciaal ontwikkeld voor telefonie en kan momenteel een stabiele omgeving bieden. Hoewel het aanvankelijk ook de bedoeling was om data via Dect te kunnen versturen, is dit beperkt gebleven tot het verzenden van berichten (een soort SMS). Overigens blijkt in de praktijk dat het creëren van een stabiele omgeving nog lang niet altijd voor 100% lukt, met name bij grotere aantallen telefoons. WiFi blijkt zich in toenemende mate te bewijzen voor draadloze koppeling van computers aan locale netwerken en aan het internet. Gezien het feit dat WiFi ook het IP ondersteunt, zal het over enige jaren met zekerheid Dect hebben verdrongen. Sinds de introductie van VoIP is het
TECHNOLOGIE IN DE GEZONDHEIDSZORG • 12 - 2005
idee dan ook om ook bellen via draadloze WiFi-telefoons mogelijk te maken. Vooralsnog ondersteunt WiFi standaard nog niet altijd QoS (Quality of Service), waardoor de kwaliteit van de gesprekken via WiFi soms nog te wensen over laat. Het principe van WiFi is zodanig, dat de snelheid afneemt met de signaalsterkte. Voor data is dat acceptabel, maar voor spraak moet de bandbreedte constant blijven. In de praktijk blijkt dan ook dat het aantal benodigde basisstations bij telefonie via WiFi groter is dan bij Dect. Dit is zeker het geval bij de nieuwere WiFi-versies, die op een hogere frequentie (en dus met een slechtere doordringbaarheid van de bouwconstructie) werken.
WiFi , afscherming en veiligheid Behalve de vele voordelen van het werken met WiFi, is er een belangrijk nadeel, namelijk de kwetsbaarheid van netwerken en daaraan gekoppelde computersystemen voor virussen, spyware e.d. Zodra telefonie onderdeel van zo’n netwerk uitmaakt, vraagt de beveiliging daarom nog meer aandacht. Als het netwerk uitvalt, werkt immers niets meer, en je kunt bijvoorbeeld alarmering bij hartstilstand niet afhankelijk maken van een kwetsbaar systeem.
Kanalen, ‘roaming’ en ‘hand-over’ Binnen Dect-netwerken zijn er per basisstation enkele kanalen beschikbaar. Dit kunnen er, afhankelijk van de leverancier, 4, 8 of 12 zijn. Een 5e, 9e of 13e kanaal zal geen verbinding meer kunnen krijgen als het zich in hetzelfde gebied bevindt, tenzij daar nog een basisstation staat. Bij WiFi is niet zozeer meer sprake van kanalen, maar zal de gezamenlijk beschikbare bandbreedte kleiner worden naarmate het aantal deelnemers via hetzelfde basisstation groter wordt. Ook zal de daadwerkelijke bandbreedte afnemen met de afstand tussen het basisstation en het toestel. Een belangrijk begrip bij draadloze netwerken is ‘handover’. Hierbij wordt een verbinding overgenomen door een ander basisstation (zend/ontvanger) als het signaal te zwak wordt. Als dit niet tijdig lukt of te lang duurt, ontstaan er gaten en kunnen verbindingen wegvallen. Met name bij WiFi is deze ‘hand-over’ dikwijls nog niet goed opgelost, waardoor dit bij toepassingen zoals telefonie tot onaanvaardbare situaties kan leiden. Het begrip ‘roaming’ komt aan de orde als je hetzelfde toestel op meer dan één plaats wilt gebruiken. Een Nederlands GSM-toestel kan bijvoorbeeld door de ‘roaming’-faciliteit ook in het buitenland via een andere netwerk bellen. Op het moment dat men de grens over gaat, wordt dus extra veel gevraagd, omdat zowel de ‘roaming’ als de ‘hand-over’ beschikbaar en werkend moet zijn. Binnen Dect en Wifi speelt hetzelfde. Hierbij moet worden opgemerkt dat de realisatie van ‘roaming’ nog allesbehalve eenvoudig is, en het wordt door leveranciers dan ook wel eens anders uitgelegd. Extra ingewikkeld wordt het, als men gesprekken of verbindingen via openbare netwerken (GSM/UMTS)
TECHNOLOGIE IN DE GEZONDHEIDSZORG • 12 - 2005
Figuur 2. WiFi: Basisstation uitgevoerd in de vorm van een brandmelder
over zou willen nemen via ‘hand-over’ op een locaal Dect- of WiFi-netwerk. Dit is een van de obstakels geweest waarom gecombineerde GSM-Dect-toestellen geen succes zijn geworden. Het ziet ernaar uit dat deze functie met GSM/UMTS gecombineerd met WiFi een grotere kans zal hebben, met name omdat de functionaliteit en de markt groter zullen zijn.
Tekstberichten via DECT en WiFi - integratie van ‘paging’ De aard van ‘paging’ (in de wandelgangen meestal piepersysteem of personenzoekinstallatie (PZI) genoemd) is een andere dan die van telefonie. ‘Paging’ heeft de mogelijkheid om berichten met een spoedeisend karakter door te geven. Projecten met draadloze telefonie hebben soms tot onaangename verrassingen geleid, omdat de draadloze telefonie bepaalde functies niet heeft die de piepers wel hebben. Berichten op een display Piepers zijn geschikt om tekst te ontvangen en op een display weer te geven. Draagbare telefoons hebben ook een display en in het Dect-protocol is voorzien in SMS (Short Message Service). Dect- toestellen hebben echter niet altijd een geheugen voor berichten, waardoor een bericht bij ontvangst van een nieuw bericht direct wordt overschreven. Ook blijkt de plaatsing van het display aan de bovenzijde (zoals bij piepers, waardoor deze in de borstzak kan blijven bij het aflezen) bij telefoontoestellen gemist te worden. Berichtenverkeer bij WiFi-toestellen is meer vanzelfsprekend, maar is in de praktijk nog onvoldoende betrouwbaar. Groepsoproepen Berichten kun je naar verschillende piepers tegelijk sturen. Het tegelijk sturen van berichten naar meer dan één Dect-toestel is ook niet altijd mogelijk. Meestal wordt dit gesimuleerd door de berichten na elkaar naar de diverse toestellen te sturen, wat extra tijd kost. Zo lang de groep niet te groot is, is dit alleszins acceptabel. Bij WiFi zal dit eenvoudiger zijn. Verschillende piepgeluiden Met piepers kan men verschillende piepcodes meesturen; voor urgente berichten stuurt men een ander piepsignaal dan voor een gewone bereikbaarheidsoproep. Nieuwere toestellen hebben vrijwel altijd een keur van pieptonen (ringtones). Deze zullen ongetwijfeld ook in WiFi-toestellen worden toegepast.
21
Figuur 3. Voorbeeld van een draadloze verbinding voor grotere afstanden met WiMax
Figuur 4. Computerkaart voor data via UMTS
Afwezigheidssignalering PZI-systemen kennen een afwezigheidssignalering, zodat boodschappen kunnen worden omgeleid als de pieper in het rek staat. Bij telefonie is dat in het algemeen niet het geval, waardoor het voor kan komen dat een laadrek vol toestellen de hele dag staat te piepen. Dergelijke faciliteiten zijn niet vanzelfsprekend aanwezig.
Voor staffuncties kan er een enorme verbetering optreden, een volledige bereikbaarheid is technisch mogelijk.
Prioriteiten Berichten moeten met verschillende prioriteit afgehandeld kunnen worden. Het mag bijvoorbeeld niet zo zijn dat een brandalarm moet wachten totdat de eerder gedane verpleegoproepen afgehandeld zijn of totdat een gesprek is beëindigd. NEN 2575 Sinds het jaar 2000 worden aan installaties die gebruikt worden voor alarmering en ontruiming striktere eisen gesteld, die zijn vastgelegd in de NEN 2575. Met name bij verbouw of nieuwbouw kan dit tot vroegtijdige afschrijving leiden, omdat de brandweer op dat moment eisen kan gaan stellen.
Toepassingen in de praktijk In principe is alles mogelijk - de werkelijkheid toont echter een veelzijdige problematiek van het koppelen van verschillende systemen: telefooncentrales, brandalarmering, zusteroproep, inbraakbeveiliging, deurtelefoons, zorgtelefoons. Wat de beste keuze is, hangt af van de toepassing in de praktijk. Wanneer men de PZI wil vervangen door draadloze telefonie, moet men drie soorten gebruik onderscheiden. Persoonlijke bereikbaarheid. Mensen hebben een pieper, wanneer hun bereikbaarheid gewenst is. Vervanging van de pieper door een echte draagbare telefoon is in dit geval zeer van toepassing.
22
Verpleegkundigen-oproepsysteem. Als een patiënt op de rode knop bij het bed drukt, gaat de oproep naar de pieper van een zorgpersoon, die op het display kan lezen vanaf welk bed die oproep afkomstig is. Men gaat daar dan in het algemeen direct naar toe. In de meeste ziekenhuizen en verpleeghuizen is spraakcontact met de patiënt niet aan de orde. In andere situaties, zoals bij de thuiszorg, zijn voor de communicatie tussen verpleegkundigen onderling en met patiënten draadloze telefoons juist erg handig. Alarmen in verband met brand en reanimatie Het betreft hier alarmen die in ‘no time’ moeten worden doorgegeven aan een groep van mensen. Dit kan alleen als de ‘displayberichten’ volledig kunnen worden doorgegeven naar de draagbare telefoon, en dat is niet altijd mogelijk, dan wel beperkt. Er moeten speciale voorzieningen worden getroffen in verband met dit type alarmering om een voldoende betrouwbaarheid te verkrijgen.
GSM in ziekenhuizen In tal van ziekenhuizen is het gebruik van GSM nog verboden. Deze situatie is echter niet houdbaar. In de eerste plaats is de storingsgevoelige apparatuur steeds meer tegen deze vorm van storing beveiligd en in de tweede plaats kan van de argeloze bezoekers niet worden verlangd dat hij of zij onderscheid kan maken tussen een wel toegestaan Dect- of WiFi-toestel en een niet toegestaan GSM-toestel. Aldus wordt steeds meer voor een realistische oplossing gekozen, waarbij GSM met uitzondering van enkele plaatsen, waar het goed is aangegeven, wel is toegestaan.
TECHNOLOGIE IN DE GEZONDHEIDSZORG • 12 - 2005
Data via GSM en UMTS
Figuur 5. Integratie van e-mail, internet, navigatie, lokalisatie agenda en je (intern of via GSM/UMTS) kunt er nog mee bellen ook.
Met name voor de sectoren waar personeel onderweg is, zoals in de thuiszorg of de geestelijke gezondheidszorg, is het interessant om ook een koppeling met het netwerk van de instelling te hebben om bijvoorbeeld afspraken en dossiers te kunnen synchroniseren. Tot nu toe was dataverkeer via GSM-GPRS hiervoor een alternatief. Nadeel hiervan is de lage snelheid (ca. 100 kb/s). De onlangs geïntroduceerde UMTS brengt hierin een verbetering met snelheden tot 384 kb/s. Helaas zijn de abonnementsprijzen vanaf € 75,-- per maand nogal hoog. Een gunstiger alternatief vormt het onlangs door Telfort geïntroduceerd alternatief, dat gebruikt maakt van EDGE via gewone GSM. Hiermee wordt een snelheid gehaald van ca 200 kb/s. De tarieven hiervan liggen momenteel op ca € 50,- per maand. Voor tal van toepassingen, waarbij geen sprake is van hoge datasnelheden of grote hoeveelheden data, zijn en komen er nog tal van interessante toepassingen voor de zorg. Hierbij moet worden gedacht aan bijvoorbeeld draadloze zorgtelefoons op basis van GSM en alarmerings- en volgsystemen in combinatie met GPS en GSM.
WiMAx (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Met WiMax kunnen gebruikers in een groot gebied van een draadloze dataverbinding worden voorzien. De standaard maakt het onder meer mogelijk om zogenoemde Metropolitan Area Networks (MAN) in te richten als alternatief voor (A)DSL- en tv-kabelnetwerken naar eindgebruikers. Het bereik bedraagt zo’n 50 km met 75 Mb/s als maximale bandbreedte. In de praktijk zal het bereik kleiner zijn (10 km) en moet de bandbreedte bovendien met andere gebruikers worden gedeeld, net als bij WiFi. In de zorg kan dit toepassing vinden in straalverbindingen en als alternatief voor bekabeling naar providers.
Radio Frequency Identification (RFID) Radio Frequency Identification (RFID) is een techniek om objecten uniek te identificeren. Het maakt gebruik van radiofrequenties met een laag vermogen. Dat betekent dat direct contact niet nodig is om de chip te herkennen. De revolutie van de streepjescode uit de jaren zestig krijgt dus een vervolg. De mogelijkheden liggen ook in de zorgsector voor de hand. Producten kunnen worden herkend, terwijl ze gewoon in het magazijn, de vrachtwagen of op de plank staan, zonder dat ieder object handmatig hoeft te worden gescand. Als zo’n RFID-chip bijvoorbeeld in de patiëntenpas zit, is direct te zien wie er voor de balie staat of in de wachtkamer zit. Voor plaatsbepaling zijn er ook andere interessante ontwikkelingen, zoals die waarbij alle apparaten die via WiFi werken via de basisstations de plaats bepalen. Hierbij is dan te zien waar een apparaat (bijvoorbeeld een WiFi-telefoon) zich in het gebouw bevindt. De verwachtingen zijn dan ook hoog gespannen. Opgemerkt wordt dat het overigens nog de vraag is of het
TECHNOLOGIE IN DE GEZONDHEIDSZORG • 12 - 2005
vanuit ethisch oogpunt wenselijk is om dergelijke technieken massaal in te zetten.
Lasertechnologie Een interessante optie voor data- of spraakverbindingen tussen twee locaties, als alternatief voor een glasvezelverbinding, is de lasertechnologie. Hierbij worden twee laser zend/ontvangers opgesteld, die signalen tot een snelheid van 1 Gb/s per verbinding kunnen overdragen. Uiteraard moet hierbij wel sprake zijn van een zichtverbinding. Voordelen van deze techniek zijn dat er geen dure kabels of vergunningen voor graafwerk door openbaar terrein nodig zijn, dat het snel te plaatsen en te verhuizen is en dat er geen interferentie is met systemen van de ‘buren’. Bovendien zijn de verbindingen slecht afluisterbaar. Nadelen zijn dat er een zichtverbinding nodig is en dat bij afstanden groter dan 1 km weersinvloeden een rol gaan spelen, waardoor er al snel een back-up verbinding nodig is.
Conclusie In aansluiting op de ontwikkeling naar uniforme communicatie via IP speelt het draadloos communiceren een steeds grotere rol en zorgt het ook in de zorgsector voor een ongebreidelde hoeveelheid nieuwe mogelijkheden. Cruciaal hierbij is een uniforme standaard zoals die momenteel door WiFi wordt ingevuld. Hoewel dit een vereenvoudiging lijkt, zorgt dit tevens voor talloze problemen op het gebied van de continuïteit, betrouwbaarheid en beveiliging. Ook volgen de nieuwe WiFi-varianten elkaar snel op, waardoor investeringen over steeds kortere tijd moeten worden afgeschreven. Hoewel alle haken en ogen nog niet goed zijn opgelost, is het onvermijdelijk dat deze technieken binnen enkele jaren gemeengoed zullen zijn. Het is dan ook zaak om bij de projectering de nodige aandacht aan de implementatie en de betrouwbaarheid te besteden. ◆
23
DRAADLOZE TECHNIEKEN, TOEPASSINGEN EN FREQUENTIES In het algemeen kunnen de volgende toepassingen worden onderscheiden: • draadloze telefonie en data voor openbare toepassingen in communicatie (GSM en UMTS); • draadloze technieken voor toegang tot openbare netwerken (WiMax); • draadloze spraaktechnieken voor particuliere of bedrijfsomgevingen (Dect en het oudere CT-2); • draadloze dataoverdracht ten behoeve van locale computernetwerken en digitale spraak (WiFi en Bluetooth) • draadloze overdracht van signalen ten behoeve van domoticatoepassingen (brand en inbraak, afstandsbesturing enz.); • draadloze technieken voor straalverbindingen (WiFi, WiMax, Microgolf, Laser); • draadloze overdracht ten behoeve van identificatie (RFID). Voor sommige hiervan wordt gebruik gemaakt van frequentiebanden waarvoor geen vergunning nodig is, zoals de 2,4 GHz-band. Hierbij wordt een restrictie gesteld aan het gebruikte zendvermogen. Een direct nadeel van deze banden is dat er in een bepaald gebied zoveel toepassingen zijn die gebruik maken van dezelfde frequentie, dat interferentie (storing) niet meer te vermijden is. Bedenk hierbij dat ook magnetrons in dezelfde frequentieband werken.
Techniek
Frequentie
Bereik
Toepassing
Bluetooth
2,4 GHz
5m
Domotica (diverse, meestal fabrikantspeci-
433 MHz
40 m
afstandsbesturingen
fieke protocollen)
2,4 GHz
20 m
signaaloverdracht
Opmerking
In ruimten
30-500 kHz RFID
850-950 MHz 2,4 – 2,5 GHz
2m 200 m
headsets, toetsenborden, dataoverdracht voor GSM en PDA’s
identificatie
In gebouwen Dect
1,9 GHz
30 m*
CT-0
860 MHz
30 m
2,4 GHz
20 m*
5,7 GHz
15 m*
WiFi
telefonie, enkele toestellen of in
Versleutelde gegevens-
netwerken
overdracht
telefonie, enkele toestellen of in netwerken data voor één ruimte of in een netwerk voor gebouwen; in de nabije toekomst ook voor spraak
verouderde techniek WiFi kent diverse varianten; nieuwere versies zijn ook geschikt voor telefonie via data (VoIP)
Regionaal, nationaal of internationaal GSM
900 MHz 1,8 GHz
5 km*
UMTS
2 GHz
4 km*
WiMax
3,6 GHz
50 km
telefonie en data via GPRS of EDGE telefonie en data straalverbindingen voor data tot 54 Mb/s
Golflengte ca. Laser
800 nm (frequentie ca. 2500
5 km
straalverbindingen voor spraak en data tot 1 Gb/s
THz) straalverbindingen of data en/of Satelliet
10 - 12 GHz
spraak naar/van openbare netwerken
* Door meer dan één zend/ontvangers in een netwerk te plaatsen, kan het bereik worden vergroot tot hele gebouwen en/of terreinen en zelfs over nationale en internationale grenzen.
24
TECHNOLOGIE IN DE GEZONDHEIDSZORG • 12 - 2005
