本文從5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)需求和專(zhuān)網(wǎng)架構(gòu)出發(fā)，分析醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)的安全問(wèn)題，再?gòu)亩说蕉私嵌忍岢?a href="http://www.powerye.cn/product/113.html" class="tag-link">5G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)安全的閉環(huán)解決方案，為現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)提供指導(dǎo)。

引用本文：畢敏，王亮，石遠(yuǎn)兵.5G智慧醫(yī)院安全醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)研究[J].通信技術(shù),2020,53（11）:2705-2712.

摘要

醫(yī)療服務(wù)關(guān)乎人們的生命健康。醫(yī)療信息化和醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)共享與延伸的重要手段。鏈接萬(wàn)物的5G商用化，使得醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)在全國(guó)各地井噴式發(fā)展。然而，對(duì)于承載大量敏感數(shù)據(jù)和隱私數(shù)據(jù)的醫(yī)療行業(yè)，網(wǎng)絡(luò)安全性非常重要。因此，從5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)需求和專(zhuān)網(wǎng)架構(gòu)出發(fā)，分析醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)的安全問(wèn)題，再?gòu)亩说蕉私嵌忍岢?G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)安全的閉環(huán)解決方案，為現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)；安全；編排；重構(gòu)

內(nèi)容目錄：

0 引 言

1 5G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)分析

2 端到端的5G安全醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)解決方案

3 結(jié)語(yǔ)

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5G工業(yè)網(wǎng)關(guān) FCU2302嵌入式控制單元，支持邊緣計(jì)算，具有高帶寬、低時(shí)延、移動(dòng)性的優(yōu)勢(shì)，更強(qiáng)的運(yùn)算能力、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。集數(shù)據(jù)智能采集、多種通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、5G無(wú)線通信、VPN虛擬專(zhuān)網(wǎng)、本地存儲(chǔ)、WIFI覆蓋、數(shù)據(jù)多中心傳輸?shù)裙δ苡谝惑w，具有強(qiáng)大的設(shè)備接入能力、聯(lián)動(dòng)控制能力。
飛凌提供的5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)可為各種醫(yī)療診斷設(shè)備、醫(yī)療機(jī)器人等提供安全可靠醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸，滿足4K/8K 遠(yuǎn)程高清會(huì)診和醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的共享，解決醫(yī)院專(zhuān)線建設(shè)難度大、成本高，及院內(nèi) WiFi 數(shù)據(jù)傳輸不安全等問(wèn)題。關(guān)注智慧醫(yī)療解決方案，關(guān)注5G+醫(yī)療，飛凌嵌入式提供多種5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)解決方案，支持項(xiàng)目定制，詳細(xì)資料您可聯(lián)系在線客服索取。

正文開(kāi)始：

0、引言

醫(yī)療服務(wù)關(guān)乎人們的生命健康，其發(fā)展水平和速度備受世界各國(guó)關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)在醫(yī)療服務(wù)建設(shè)上取得了舉世矚目的成績(jī)，但和人民日益增長(zhǎng)的對(duì)美好健康生活的需求相比，醫(yī)療資源不足的瓶頸依舊凸顯，各地區(qū)醫(yī)療水平發(fā)展不均衡的矛盾仍然存在。如何加速醫(yī)療產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，補(bǔ)齊各地區(qū)不平衡發(fā)展的短板，提高整體運(yùn)作效率值得全行業(yè)思考。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)醫(yī)療信息化的要求已經(jīng)從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)匯集應(yīng)用發(fā)展到對(duì)數(shù)據(jù)的利用階段，由傳統(tǒng)的單體醫(yī)院服務(wù)模式邁入?yún)^(qū)域醫(yī)療、醫(yī)聯(lián)體服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)服務(wù)的共享與延伸。這些相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)+應(yīng)用，均需要極高的網(wǎng)絡(luò)帶寬支撐和極低時(shí)延的數(shù)據(jù)響應(yīng)。

所以，5G網(wǎng)絡(luò)一問(wèn)世就引起了醫(yī)療界的重點(diǎn)關(guān)注。它的大帶寬、高可靠、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)特性輔以邊緣計(jì)算平臺(tái)，借助SDN、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等技術(shù)，成為醫(yī)療行業(yè)建立行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)的有力抓手。

1、5G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)分析

1.1 5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)需求

結(jié)合醫(yī)療行業(yè)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)有兩方面需求。一方面，目前醫(yī)療行業(yè)內(nèi)部利用以太網(wǎng)、WiFi以及4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)建設(shè)了醫(yī)療信息化系統(tǒng)，醫(yī)療企業(yè)希望與運(yùn)營(yíng)商合作，將5G平滑融入現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，最好做到“即插即用”，即對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程不做大的修改，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)提質(zhì)增效，同時(shí)期望能夠與通信服務(wù)企業(yè)合作探索新興業(yè)務(wù)類(lèi)型。企業(yè)希望利用本身的站址、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)荣Y源與運(yùn)營(yíng)商合作構(gòu)建5G，實(shí)現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)與5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫融合。此外，在獲得5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)權(quán)的同時(shí)，期望降低企業(yè)自身的網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)營(yíng)成本。另一方面，保障企業(yè)核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)安全，不出園區(qū)。

1.25G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)架構(gòu)

如圖1所示，5G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)是新型ICT基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的專(zhuān)網(wǎng)構(gòu)建面向行業(yè)客戶服務(wù)的市場(chǎng)，同時(shí)以“基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)+行業(yè)增值服務(wù)”的運(yùn)營(yíng)模式，滿足不同醫(yī)院標(biāo)準(zhǔn)化和定制化的業(yè)務(wù)需求。在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方面，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況，打通多級(jí)云和多級(jí)醫(yī)療單位之間的連接，通過(guò)行業(yè)專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)和專(zhuān)網(wǎng)分片隔離等技術(shù)，滿足企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)陌踩€(gè)人業(yè)務(wù)和企業(yè)業(yè)務(wù)的高效融合以及各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景低時(shí)延、高帶寬的網(wǎng)絡(luò)需求。

圖1 5G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)基本架構(gòu)

整個(gè)5G行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)主要涉及行業(yè)終端、5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、端到端網(wǎng)絡(luò)切片、行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)以及邊緣計(jì)算平臺(tái)等[1]。

1.2.1 5G行業(yè)終端

5G行業(yè)終端主要分為普通行業(yè)終端和雙域安全終端兩類(lèi)。普通行業(yè)終端即醫(yī)療行業(yè)各種終端設(shè)備，這些終端或通過(guò)網(wǎng)線或通過(guò)無(wú)線連接到醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)；雙域安全終端實(shí)現(xiàn)一個(gè)手機(jī)可同時(shí)接入公網(wǎng)和醫(yī)院專(zhuān)網(wǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)數(shù)據(jù)與行業(yè)客戶數(shù)據(jù)的同時(shí)訪問(wèn)。

1.2.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋

基于客戶的覆蓋需求，提供5G宏站與5G小站的部署位置與方案，保障企業(yè)院區(qū)內(nèi)5G無(wú)線覆蓋的完整性和連續(xù)性。同時(shí)，考慮客戶已有的網(wǎng)絡(luò)連接的整合，包括WiFi、有線、園區(qū)自有網(wǎng)絡(luò)和光纖等，實(shí)現(xiàn)院內(nèi)固移融合的全連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，從而滿足不同類(lèi)別的生產(chǎn)需求。

1.2.3 端到端網(wǎng)絡(luò)切片

針對(duì)具體業(yè)務(wù)安全等級(jí)，劃分不同的切片級(jí)承載，對(duì)應(yīng)不同等級(jí)的專(zhuān)網(wǎng)資源，滿足行業(yè)客戶對(duì)專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的差異化需求。

1.2.4 行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

提供企業(yè)數(shù)據(jù)本地分流能力，保障數(shù)據(jù)不出院區(qū)；保證正常的公網(wǎng)用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)不受任何影響；借助網(wǎng)關(guān)的統(tǒng)一接入與認(rèn)證能力，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)接入類(lèi)型（WiFi、光纖）的統(tǒng)一連接。

1.2.5 邊緣計(jì)算平臺(tái)

邊緣計(jì)算平臺(tái)（Multi-Access Edge Computing，MEC）[2]提供本地?cái)?shù)據(jù)處理、第三方APP能力以及行業(yè)安全解決方案服務(wù)，是建設(shè)智慧院區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備節(jié)點(diǎn)。

1.2.6 醫(yī)療業(yè)務(wù)平臺(tái)

醫(yī)療業(yè)務(wù)平臺(tái)包括HIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)、EMR系統(tǒng)以及DB系統(tǒng)等。

1.3 5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)安全問(wèn)題分析

1.3.1 基于專(zhuān)網(wǎng)組件的角度分析安全問(wèn)題

基于上述架構(gòu)及需求，5G醫(yī)療安全專(zhuān)網(wǎng)安全問(wèn)題從網(wǎng)絡(luò)組件的角度來(lái)看主要涉及以下方面，如圖2所示。

圖2 5G專(zhuān)網(wǎng)安全問(wèn)題

（1）行業(yè)終端安全。在醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)中，終端可以分為普通患者或醫(yī)院往來(lái)人員使用的終端設(shè)備、醫(yī)護(hù)人員使用的終端和院區(qū)的IoT設(shè)備3種。海量終端接入網(wǎng)絡(luò)，一旦失控將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)癱瘓，難以恢復(fù)和排查。因此，終端安全最基本的做法是對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)類(lèi)型設(shè)置權(quán)限后再進(jìn)行訪問(wèn)。

當(dāng)終端失控時(shí)，把安全事件控制在一定范圍內(nèi)。普通患者和醫(yī)院來(lái)往人員的終端設(shè)備一般為移動(dòng)設(shè)備，可以訪問(wèn)醫(yī)院普通應(yīng)用系統(tǒng)，如掛號(hào)系統(tǒng)、咨詢系統(tǒng)等，也可以進(jìn)一步與外部互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通信。醫(yī)護(hù)人員的終端有移動(dòng)終端也有固定臺(tái)式終端，根據(jù)人員分工不同，這些終端設(shè)備訪問(wèn)權(quán)限不同。其中，雙域終端可同時(shí)接入公網(wǎng)和醫(yī)院專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)數(shù)據(jù)與醫(yī)院專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)的同時(shí)訪問(wèn)。這類(lèi)終端是醫(yī)院行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)中最容易失控的終端，病毒數(shù)據(jù)通過(guò)這類(lèi)終端偷溜入醫(yī)院專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，竊取數(shù)據(jù)到互聯(lián)網(wǎng)。

因此，雙域終端必須嚴(yán)格控制使用人及使用安全，同時(shí)制定終端安全方案及終端訪問(wèn)安全方案，做好終端數(shù)據(jù)安全隔離，保證行業(yè)數(shù)據(jù)在終端側(cè)的安全。采用雙域的云終端可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題，且專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)在終端上不留痕。

特別的，雙域終端在離開(kāi)園區(qū)覆蓋時(shí)，也可以根據(jù)其安全需求，接入相應(yīng)安全等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)切片中使用。普通專(zhuān)網(wǎng)移動(dòng)或者固定終端僅在園區(qū)內(nèi)使用，離開(kāi)園區(qū)覆蓋范圍則不能用。這類(lèi)終端失控將影響專(zhuān)網(wǎng)的正常運(yùn)行。

（2）接入安全。5G行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)接入安全主要源于多種接入終端以及接入網(wǎng)絡(luò)采用的多種接入?yún)f(xié)議導(dǎo)致的協(xié)議匯聚、協(xié)議交互、協(xié)議轉(zhuǎn)換過(guò)程中引入的安全漏洞。此外，5G為主要接入手段的無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)部署，簡(jiǎn)化了光纖部署的施工步驟，為專(zhuān)網(wǎng)接入帶來(lái)極大便利，但同時(shí)增加了空口被竊聽(tīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）云上數(shù)據(jù)安全。邊緣計(jì)算平臺(tái)作為5G專(zhuān)網(wǎng)的云業(yè)務(wù)平臺(tái)，區(qū)別于傳統(tǒng)的中心云的部署，通常部署在專(zhuān)網(wǎng)客戶機(jī)房，極端情況下（業(yè)務(wù)回環(huán)時(shí)延要求極小）也可以與園區(qū)內(nèi)基站共站址，與基站聯(lián)合部署。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)下沉到邊緣，極大地提高了業(yè)務(wù)響應(yīng)速度，解決了5G應(yīng)用中的低時(shí)延問(wèn)題；業(yè)務(wù)更貼近用戶，提供本地化服務(wù)，從而提升了用戶體驗(yàn)，發(fā)揮了邊緣網(wǎng)絡(luò)的更多價(jià)值。

然而，僅是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)下沉到客戶端，核心保護(hù)措施由于成本和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等因素考慮并未完全下沉，因此邊緣網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)極其脆弱的存在，一旦被攻擊，則將導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的不安全，通過(guò)核心網(wǎng)元的傳遞將導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的不安全。

邊緣云上的安全包括傳統(tǒng)云上的安全，如租戶身份假冒、非授權(quán)訪問(wèn)、非法應(yīng)用部署以及數(shù)據(jù)安全隔離。針對(duì)醫(yī)療行業(yè)，專(zhuān)網(wǎng)上有很多敏感數(shù)據(jù)和個(gè)人隱私數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)不出園區(qū)和數(shù)據(jù)分等級(jí)訪問(wèn)極其重要。

此外，邊緣網(wǎng)絡(luò)也是一個(gè)能力開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，甚至網(wǎng)絡(luò)能力對(duì)某些應(yīng)用都會(huì)開(kāi)放。外聯(lián)安全，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)能力的應(yīng)用者身份及權(quán)限管理非常重要，否則將帶來(lái)整個(gè)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的崩潰及個(gè)人用戶隱私數(shù)據(jù)的暴露危險(xiǎn)。

（4）管理安全。管理安全包括權(quán)限管理、權(quán)限關(guān)聯(lián)管理和生命周期管理，還涉及資源組建、使用、回收以及過(guò)程中的安全問(wèn)題等。管理安全是保障邊緣云安全的重要手段。

1.3.2 基于醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用的角度分析安全問(wèn)題

按照醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，安全問(wèn)題在如下幾種場(chǎng)景中集中體現(xiàn)。

（1）園區(qū)內(nèi)本地組網(wǎng)場(chǎng)景，如圖3所示，是醫(yī)院園區(qū)各個(gè)樓棟之間的典型應(yīng)用場(chǎng)景?；?、行業(yè)網(wǎng)關(guān)以及用戶面功能（User Plane Function，UPF）[3]在園區(qū)內(nèi)部署，本地業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流不出園區(qū)。基本安全策略是園區(qū)內(nèi)本地業(yè)務(wù)在本地邊緣云和邊緣數(shù)據(jù)中心上終結(jié)。這種場(chǎng)景下，需要特別關(guān)注如下的安全問(wèn)題。

第一，醫(yī)護(hù)人員的雙域終端安全問(wèn)題。終端需要根據(jù)業(yè)務(wù)的不同采用不同的控制資源、信令資源以及數(shù)據(jù)資源，防止不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)互操作。特別的，復(fù)用空間被釋放或重新分配前可得到完全清除，防止互聯(lián)網(wǎng)病毒通過(guò)終端入侵內(nèi)網(wǎng)終端。

第二，園區(qū)內(nèi)包括基于多種接入?yún)f(xié)議的終端及網(wǎng)絡(luò)、固移結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)等，而不同協(xié)議間的轉(zhuǎn)換也容易出現(xiàn)安全問(wèn)題。

第三，園區(qū)邊緣網(wǎng)絡(luò)。核心網(wǎng)網(wǎng)元UPF下沉到邊緣，更接近用戶端，大大減小了時(shí)延，也更加容易被攻擊。嚴(yán)重時(shí)，通過(guò)下沉的核心網(wǎng)網(wǎng)元攻擊運(yùn)營(yíng)商整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，會(huì)導(dǎo)致整網(wǎng)癱瘓。

圖3 5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)園區(qū)本地網(wǎng)絡(luò)

（2）園區(qū)間協(xié)同組網(wǎng)場(chǎng)景，如圖4所示。5G醫(yī)療行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院及其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)聯(lián)體間的聯(lián)合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的延伸。這種情況下的專(zhuān)網(wǎng)是一個(gè)廣域?qū)＞W(wǎng)，醫(yī)療服務(wù)由5G廣域?qū)＞W(wǎng)核心平臺(tái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理，通過(guò)建立多層級(jí)的專(zhuān)網(wǎng)邊緣服務(wù)平臺(tái)，級(jí)聯(lián)的專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重定位到特定的服務(wù)專(zhuān)網(wǎng)。

它可以分為本地跨院區(qū)廣域?qū)＞W(wǎng)和跨省廣域?qū)＞W(wǎng)兩種場(chǎng)景。這些網(wǎng)絡(luò)有的通過(guò)切片分組網(wǎng)接入，而在切片分組網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有覆蓋的地方，則通過(guò)普通移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或第三方網(wǎng)絡(luò)接入。這種場(chǎng)景下，需要特別關(guān)注4方面安全問(wèn)題：①多級(jí)邊緣云數(shù)據(jù)的相互訪問(wèn)安全問(wèn)題；②多級(jí)數(shù)據(jù)在中心云匯聚時(shí)的數(shù)據(jù)合并、存儲(chǔ)時(shí)的安全問(wèn)題；③多級(jí)數(shù)據(jù)間傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題；④多種網(wǎng)絡(luò)接入方式及多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換時(shí)的安全。

圖4 5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)廣域網(wǎng)絡(luò)

（3）園區(qū)外移動(dòng)組網(wǎng)場(chǎng)景，如圖5所示。該場(chǎng)景主要應(yīng)用在醫(yī)院園區(qū)的急救車(chē)駛出院外的場(chǎng)景。它分為有醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)覆蓋的場(chǎng)景和無(wú)醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)覆蓋的場(chǎng)景兩種情況。這種場(chǎng)景下，需要特別關(guān)注5方面的安全問(wèn)題：①移動(dòng)終端的安全管控問(wèn)題；②移動(dòng)終端接入專(zhuān)網(wǎng)身份安全問(wèn)題；③無(wú)專(zhuān)網(wǎng)覆蓋且采用常規(guī)網(wǎng)絡(luò)接入的情況下，終端及所采用的無(wú)線資源和有限資源的安全問(wèn)題；④移動(dòng)終端通過(guò)普通網(wǎng)絡(luò)接入到園區(qū)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的安全問(wèn)題；⑤不同運(yùn)營(yíng)商間接入的安全問(wèn)題等。

圖5 5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)

2 端到端的5G安全醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)解決方案

5G商用化利用切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)垂直行業(yè)對(duì)差異化網(wǎng)絡(luò)能力的需求。對(duì)于醫(yī)療行業(yè)來(lái)說(shuō)，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)管道傳輸能力要求不同。例如：對(duì)于遠(yuǎn)程手術(shù)，需要高清視頻業(yè)務(wù)的支持，重點(diǎn)關(guān)注帶寬與傳輸時(shí)延；對(duì)于醫(yī)院固定環(huán)境，醫(yī)療設(shè)備接入則重點(diǎn)關(guān)注功耗；對(duì)于醫(yī)院等敏感數(shù)據(jù)的行業(yè)來(lái)說(shuō)，專(zhuān)網(wǎng)還需要提供差異化可重構(gòu)的安全能力。因此，在醫(yī)療行業(yè)領(lǐng)域，由于業(yè)務(wù)需求的不同，可以有不同的網(wǎng)絡(luò)管道切片、不同的業(yè)務(wù)安全等級(jí)以及采用不同的密碼算法給予支撐。

5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)開(kāi)展解決方案如圖6所示。

圖65G醫(yī)療安全專(zhuān)網(wǎng)整體解決方案

2.1 統(tǒng)一編排、動(dòng)態(tài)重構(gòu)

行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)安全問(wèn)題涉及到“云-管-邊-端”各方面。網(wǎng)絡(luò)切片也是一個(gè)端到端閉環(huán)的虛擬資源組合。根據(jù)業(yè)務(wù)性能、網(wǎng)絡(luò)性能等動(dòng)態(tài)的變化，專(zhuān)網(wǎng)安全也能夠動(dòng)態(tài)重構(gòu)。因此，5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)中，利用網(wǎng)絡(luò)安全屬性與網(wǎng)絡(luò)資源屬性的可以統(tǒng)一編排、可重構(gòu)的特點(diǎn)，從終端、傳輸管道、邊緣云以及中心云端采用統(tǒng)一的安全策略，保障同一層級(jí)的業(yè)務(wù)安全進(jìn)行，保障不同層級(jí)業(yè)務(wù)間的資源隔離。

2.2 軟件定義的5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)安全架構(gòu)

5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)通過(guò)應(yīng)用需求和終端類(lèi)型需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的深度參與，真正實(shí)現(xiàn)軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（Software Defined Network，SDN）。如圖7所示，利用5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的資源編排能力和開(kāi)放安全能力，將業(yè)務(wù)安全需求轉(zhuǎn)化為對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的安全防護(hù)策略，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)安全資源的按需動(dòng)態(tài)分配和調(diào)度，并將業(yè)務(wù)應(yīng)用的共性安全能力抽象封裝為業(yè)務(wù)安全支撐服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)安全能力的快速部署和擴(kuò)展。

此外，終端在接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò)能力上報(bào)和資源請(qǐng)求，也會(huì)將其安全需求上報(bào)給網(wǎng)絡(luò)。由此，網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一編排系統(tǒng)可構(gòu)建一個(gè)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的業(yè)務(wù)安全防護(hù)框架，實(shí)現(xiàn)垂直行業(yè)差異性安全能力需求的業(yè)務(wù)安全保障架構(gòu)。

2.3 第三方能力參與的5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)

網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放，因此運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)能力開(kāi)放機(jī)制使垂直行業(yè)的第三方能力通過(guò)編排參與到5G網(wǎng)絡(luò)切片的能力構(gòu)建中，從而更好地服務(wù)應(yīng)用業(yè)務(wù)。第三方安全服務(wù)參與5G網(wǎng)絡(luò)能力模式，如圖7所示。

圖7 第三方安全服務(wù)參與5G網(wǎng)絡(luò)能力模式

2.4 由終端發(fā)起的安全醫(yī)療業(yè)務(wù)

圖8是終端側(cè)主動(dòng)發(fā)起的安全醫(yī)療業(yè)務(wù)。首先終端需要向網(wǎng)絡(luò)端提交申請(qǐng)的業(yè)務(wù)種類(lèi)、參與方安全等級(jí)等，網(wǎng)絡(luò)權(quán)衡全網(wǎng)資源后，按需編排相應(yīng)的資源支撐該業(yè)務(wù)[4]。

圖8 終端側(cè)主動(dòng)發(fā)起的安全醫(yī)療業(yè)務(wù)

（1）救護(hù)車(chē)開(kāi)展移動(dòng)救護(hù)工作，需要接入醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)獲取相關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)及指導(dǎo)；向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送接入請(qǐng)求，同時(shí)攜帶終端能力和安全業(yè)務(wù)需求。

（2）5G網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求重定位業(yè)務(wù)到5G邊緣醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)。

（3）邊緣網(wǎng)絡(luò)中管理編排（Management and Orchestration，MANO）[5]接收到接入信息后，根據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求及相關(guān)參數(shù)確定業(yè)務(wù)安全等級(jí)，分配邊緣轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)虛擬資源（如基礎(chǔ)資源、計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源以及密碼資源等）。

（4）邊緣云資源分配完成后，通知5G網(wǎng)絡(luò)。

（5）5G承載網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)需求、QoS以及安全需求等，分配切片資源、傳輸資源和無(wú)線資源。

（6）5G網(wǎng)絡(luò)將終端發(fā)起業(yè)務(wù)所用的無(wú)線資源通過(guò)空口通知給終端。

（7）終端采用網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一分配的資源接入網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)展端到端統(tǒng)一安全策略的5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

2.5 由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的安全醫(yī)療業(yè)務(wù)

圖9是網(wǎng)絡(luò)側(cè)主動(dòng)發(fā)起的安全醫(yī)療業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)發(fā)起時(shí)，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)知道業(yè)務(wù)的種類(lèi)及安全等級(jí)。它主動(dòng)規(guī)劃?rùn)?quán)衡全網(wǎng)資源，并分配相應(yīng)的資源支撐該業(yè)務(wù)。

圖9 網(wǎng)絡(luò)側(cè)主動(dòng)發(fā)起的安全醫(yī)療業(yè)務(wù)

（1）醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)開(kāi)展遠(yuǎn)程醫(yī)療教學(xué)業(yè)務(wù)和內(nèi)部培訓(xùn)，主要針對(duì)主任級(jí)人員。MANO根據(jù)業(yè)務(wù)信息確定業(yè)務(wù)安全等級(jí)，分配邊緣網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)資源、存儲(chǔ)資源及安全資源保障云上業(yè)務(wù)安全。此外，MANO會(huì)查詢終端數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇此高級(jí)安全業(yè)務(wù)承載終端設(shè)備，并選擇相應(yīng)的基站設(shè)備進(jìn)行通知（尋呼）。

（2）通知5G承載網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療安全業(yè)務(wù)開(kāi)展、網(wǎng)絡(luò)需要達(dá)到的安全等級(jí)及網(wǎng)絡(luò)QoS等。

（3）5G承載網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需求分配切片資源、傳輸資源以及無(wú)線資源。

（4）5G承載網(wǎng)絡(luò)利用重配置消息（尋呼消息）通知參與終端，建立端到端的專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)切片通道，保障業(yè)務(wù)安全的進(jìn)行。

（5）安全醫(yī)療業(yè)務(wù)進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)是醫(yī)院最重要的信息化基礎(chǔ)設(shè)施。5G智慧醫(yī)療安全專(zhuān)網(wǎng)整合醫(yī)療資源，助力分級(jí)診療，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療互助，同時(shí)借助第三方安全需求及能力，加以移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)切片功能，構(gòu)建統(tǒng)一編排、動(dòng)態(tài)重構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。本文結(jié)合5G醫(yī)療專(zhuān)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)5G醫(yī)療安全專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)做了深入分析和研究，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)具有重要的參考價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介

畢敏（1978—），女，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)橐苿?dòng)邊緣計(jì)算安全技術(shù)；

王亮（1970—），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向?yàn)?a href="http://www.powerye.cn/wulianwang.html" class="tag-link">物聯(lián)網(wǎng)安全；

石遠(yuǎn)兵（1978—），男，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)信息安全。

選自《通信技術(shù)》2020年第11期（為便于排版，已省去原文參考文獻(xiàn)）

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