1.4 معرفی SEGEDMA[1]

در این مقاله، ما سیستم مدیریت داده ی ارتقا داده شده ی حسگر گرید، به نام  SEGEDMAرا پیشنهاد می کنیم که ادغام فن آوری های شبکه های مختلف وامکان دسترسی داده های پیوسته  به کاربران سیستم را تضمین می کند.

سهم اصلی از این کار برای دستیابی به قابلیت همکاری از هر دوتکنولوژی از طریق یک معماری شبکه جدید می باشد.
با توجه به نتایج، SEGEDMAمی تواند در محیط زیست بهداشت و درمان موفقیت هایی را به صورت غیر متمرکز فراهم کند.

هدف از این مقاله، حل مسائل و چالش های ذخیره سازی گرید و هم چنین مشکلات مهمی که به دلیل ادغام شبکه های حسگر بی سیم با فن آوری گرید در مراقبت های بهداشتی بوجود می آیند، است.

SEGEDMA   برپایه ی OGC[2] و استاندارد [3]HL7 است و این اطمینان را می دهد که سیستم های اطلاعاتی سلامتی توزیع شده می توانند با یکدیگر ارتباط داشته باشند. ( نام HL7 از برنامه هفتم لایه ای از اتصال سیستم های باز  که مدل مرجع است،آمده است. HL7 به منظور ایجاد قابلیت همکاری بین بیمارستان های مختلف و دیگرسازمان های ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی توسعه یافته است.)

بنابراین ما  در این مقاله معماری توسعه یافته ای به نام حسگرگرید بهبود مدل مدیریت داده ها را پیشنهاد می کنیم که این مشکلات را مطرح می کند.
مدل پیشنهادی سعی می کند شبکه های حسگر بی سیم رابا شبکه گرید از طریق یک رویکرد مبتنی بر پروکسی و مدل مدیریت داده به منظور حل هر گونه مسائل طراحی با یکدیگر ادغام کند. علاوه بر این ،
ما سیستم غیر متمرکز مبتنی بر استاندارد لایه 7 را برای پشتیبانی از مراقبت های بهداشتی به صورت خیلی سریع توسعه می دهیم. در نهایت ، ما از طریق آزمایش برنامه ها به تعریف قابلیت استفاده از مدل ارائه شده می پردازیم.

2.4 کار های انجام شده در SEGEDMA

ایده اصلی گرید مراقبت های بهداشتی در اتحادیه اروپا ، ایالات متحده آمریکا و آسیا به منظور ارائه یک مرور کلی از سراسر جهان در تلاش و تحقیق و توسعه گرید آغاز شد.

انجمن سرمایه گذاری پروژه ی اروپا به طور خاص در بهداشت و درمان درزمینه ای مانند MammoGrid[4] که توسط آقای وارنرو همکارانش ارائه شد .

برنامه الکترونیکی بودجه سرمایه گذاری علوم بریتانیا بر روی برنامه های کاربردی مراقبت های پزشکی گرید مانند eDiaMonND[5] انجام شد .هدف پروژه MammoGrid در توسعه پایگاه داده توزیع شده از تصاویر ماموگرافی با استفاده از فن آوری های شبکه بود.

این پروژه سازگار و قابل استفاده بود با توسعه زیرساخت های گرید اروپایی از EDG[6]  به EGEE[7].

هدف ازپروژه GEMSS[8] ساخت میان افزار گرید برای حمایت از برنامه های مختلفی خدمات پزشکی، از جمله :شبیه سازی جراحی فک و صورت پشتیبانی جراحی مغز و اعصاب،شبیه سازی سیستم قلبی عروقی و بازسازی تصویر پزشکی پیشرفته است.
این ابزار شبیه سازی می توانند پزشکان را در تشخیص و برنامه ریزی قبل از عمل ونزدیک شدن به زمان واقعی عمل جراحی کمک کنند. هدف پروژه
eDiaMoND ارائه یک نمونه اولیه است که می تواند در بریتانیا از طریق غربالگری، مطالعه اپیدمیولوژی واستفاده از کامپیوترتشخیص سرطان پستان در تشخیص این سرطان کمک کند.ماموگرافی دیجیتال پایگاه داده گسترده ای از تصاویردیجیتالی ماموگرام را بسیار سریع در اختیار پزشکان و بیمارستان ها قرار می دهد.پایگاه داده هم چنین برای الگوریتم های تجزیه و تحلیل،مکانیسم های جستجو برای داده کاوی وتکنیک های استاندارد تصویربرداری مورد استفاده قرار می گیرد.

تا به حال تلاش های زیادی در توسعه شبکه های بهداشتی شده است.هم چنین تلاش هایی برای
ارائه ی نرم افزارهایی برای محاسبات شبکه شده است.جعبه ابزار Globus  استانداردی برای میان افزارهای شبکه شد. این برنامه، ابزار و کتابخانه هایی برای ارتباطات ، مدیریت منابع ،مدیریت اطلاعات ، امنیت ، و خدمات اطلاع رسانی فراهم می کند.

انجمن جهانی شبکه مشخصاتی برای معماری خدمات شبکه باز بر اساس مفهوم خدمات شبکه ارایه کرد. معماری خدمات شبکه منابع رابه صورت پویا کشف و به اشتراک می گذارد.
خدمات زیرساخت شبکه باز اولین مشخصه برای پیاده سازی چارچوب OGSA[9] است.

اخیرا ، چهارچوب منابع خدمات وب سایت برای رسیدگی به برخی ازمحدودیت های OGSI توسعه داده شده است. جعبه ابزار Globus 4 نیزبرای پیاده سازی مشخصات WSRF استفاده شده است.
پژوهشگران تلاشهایی در رابطه با ادغام شبکه گیرنده بی سیم و محاسبات گرید را آغاز کردند. در حال حاضر محققان انگلیسی مشغول به مطالعه ی چگونگی یکپارچه کردن حسگربا علم الکترونیک برنامه های کاربردی محاسبات شبکه هستند. این پروژه شبکه در حال ساخت یک چارچوب مبتنی بر گرید برای توسعه و گسترش خدمات کشف دانش و تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده از توان عملیاتی بالای توزیع سنسورها می باشد. .برنامه های کاربردی شامل: علوم زیستی،نظارت زیست محیطی، و مدل سازی خطرات جغرافیایی است.با این حال ،این پروژه های برنامه محور تمایل به استفاده از حسگرهای شبکه ای دارند که برای کاربردهای خاص،سفارشی ساخته شده اند. اگر چه این معماری ها کارآمد هستند ومی توانند عملکرد خوبی برای برنامه های کاربردی داشته باشند ،اما آنها انعطاف پذیر و مقیاس پذیر نیستند. هم چنین تلاش هایی برای تعریف معماری میان افزاری برای دستگاه های حسگر به منظور تسهیل یکپارچگی با گرید وجود دارد.
در این مقاله تلاش می کند با چهارچوب SEGEDMA به ادغام حوزه شبکه حسگر با استفاده از برخی از ویژگی های ابزار محاسبات بپردازد.

3.4ضرورت یک شبکه یکپارچه

در این بخش پارامترهای مختلف از موارد بهداشت و درمان را فراهم می کند که در آن محاسبات شبکه می توانند برای کمک به سرعت بخشیدن به تشخیص بیماری یا انجام وظایف مورد استفاده قرار بگیرند. زیرا هدف استفاده ازشبکه سلامت دسترسی گسترده و سریع،هزینه موثر و مراقبت های بهداشتی با کیفیت بالا است. چشم انداز شبکه سلامت مبتنی بر فن آوری شبکه به منظورایجاد محیطی است که در آن اطلاعاتی برای مراقبت های بهداشتی فردی می توان ارایه کرد.

شبکه سلامت بسیاری از برنامه های کاربردی در زمینه های تحقیقات زیست پزشکی، بیو انفورماتیک،
انفورماتیک پزشکی، مراقبت های بهداشتی اولیه و حاد و خدمات اجتماعی دارد.

شبکه سلامت می تواند برای مراقبت های بهداشتی فردی وحمایت از مطالعه اپیدمیولوژی اعمال شود.شبکه سلامت می تواند اطلاعات بیماران را بدون در نظر گرفتن مکان آنها در اختیارپزشکان بگذارد. ازابزار کمک کامپیوتربرای شناسایی و تشخیص بیماری های بیمارمی توان استفاده کردوآنها می توانند پزشکان را در تصمیم گیری در مورد تشخیص بیماری و مناسب ترین نوع درمان کمک کنند.
ضرورت یک برنامه پزشکی مانند تشخیص بیماری به صورت خودکار که می تواند شامل: چک آپ ومتخصص معاینه باشد، را می توان با استفاده از محاسبات شبکه ایجاد کرد.همچنین ، تمام معاینات پزشکی و اندازه گیری ها را می توان با استفاده از ، نرم افزار و الگوریتم تجزیه و تحلیل هوشمند و پایگاه داده ها از طریق شبکه های بی سیم یا سیمی امن و قابل اعتماد انجام داد. و ازدلایل آن این است که پزشک و یا متخصص بتواند با کمک ماشین آلات پیشرفته تشخیص بیماری خودکار هوشمندو نرم افزارهای هوشمند تجزیه و تحلیل و تشخیص بیماری را انجام دهد. علاوه بر این، اکثریت کاربردهای پزشکی تقاضای ذخیره سازی محاسباتی مانند ماموگرافی برای انجام آزمایش غربالگری سرطان سینه وتصویربرداری سیستم عصبی را دارند. هم چنین،در بعضی مواقع مشکل است که داده های بسیار بزرگ پزشکی را مدیریت یا ذخیره سازی کرد ویا به اشتراک گذاشت و نیز ممکن است نیاز به منابع محاسباتی در مقیاس بزرگ برای تجزیه و تحلیل و پردازش داده ها لازم باشد.هم چنین، استفاده ازفن آوری شبکه از راه دور پزشکی برای مواردی از جمله مشاوره از راه دورو جراحی از راه دورامری ضروری است. مشاوره از راه دور می تواند اطلاعات پزشکی ای را با اتصال به مراکز اطلاعات پزشکی بین المللی و یا ملی  در رسیدن به تشخیص بیماری ارائه کند.
جراحی از راه دور ممکن است از طریق لینک صوتی / تصویری با کیفیت بالا به یک متخصص جراح از راه دورمتصل شود. جراح ،متخصص و مشاور، ابزار دقیق آزمایشگاهی همه متصل به پایگاه داده توزیع شده با عملکرد منابع محاسباتی بالا هستند.الزامات شبکه سلامت می تواند از دیگر برنامه های شبکه به دلیل ماهیت شبکه گرید متفاوت باشد.
الزامات امنیتی AAA[10] که شامل:تایید هویت،مجوز و حسابداری است و فرایند احراز هویت فرایندی است که اجازه می دهد تا ما بدانیم که چه کسی اجازه دسترسی به منابع گرید را دارد و اینکه آیا این شخص مجاز است یا خیر.مجوز اجازه می دهد تا فقط کاربران مجاز به شبکه دسترسی داشته باشند و هم چنین مجوز این امکان را فراهم می کند که چه اطلاعاتی در اختیار کاربران قرار گیرد.از طریق حسابرسی در دستور کارآنچه باید کاربر انجام دهد مشخص می شود.حفظ حریم خصوصی و محرمانه داده های پزشکی،آنها را رمز گذاری کرد. در نهایت ، کیفیت سرویس  نقش حیاتی دربرنامه های کاربردی پزشکی که نیاز به زمان پاسخ سریع دارند،دارند مانند خدمات صوتی ، تصویری و عکس با کیفیت بالا برای جراحی از راه دور. در همین حال ، کل سیستم نیاز به یک عملیات بی وقفه دارد زیرا  باید در 24 ساعت / روزو 7 روز / هفته در دسترس باشد و در نتیجه نیازمند یک طراحی و توسعه ی بالا است.

4.4 پیاده سازی سناریو بهداشت و درمان

درشکل 17 مدل ادغام شبکه حسگر بی سیم با فن آوری گرید به خوبی نشان داده شده است.این سناریو شامل یک پزشک و یا یک پرستار می باشد که به منظور جمع آوری اطلاعات در مورد بیمار وارد سیستم می شوند.در این سیستم هرزمان که پزشک بخواهد به اطلاعات بیماران دسترسی پیدا کند باید ابتدا سیستم اطلاعاتی سلامتی محلی متصل شود سپس وقتی که مجوز او از طریق سیستم اطلاعاتی سلامتی محلی تایید شد او می تواند بر کل شبکه نظارت داشته باشد و با دیگر کاربران که در هر جای دیگری می توانند باشند و آنها هم وارد سیستم شده اند ارتباط برقرار کند.مجوز کاربری که در این محیط تایید شده

است مبتنی بر مجوز سروری که در آن محیط می باشد.

 

 

 

اعتبار سنجی براساس نام کاربری و رمز عبور تایید می شود تا هیچ گونه دسترسی غیرمجازی به اطلاعات محرمانه نشود.پس از اعتبارسنجی پرستار یا پزشک اطلاعات پزشکی ای را که درخواست کرده است از قبیل: نرخ ضربان قلب، درجه حرارت،اندازه ی فشار خون بیمار دسترسی پیدا می کند.سپس درخواست پزشک به سرور پردازش کننده ی درخواست فرستاده می شود. سرور پردازش کننده ی درخواست،   درخواست را به سرور محتوی داده های حسگر  که با شبکه حسگر بی سیم در ارتباط است، می فرستد ، و اطلاعات پزشکی لازم درمورد بیمار را جمع آوری می کند،پس از جمع آوری اطلاعات دوباره به SDCS[11] فرستاده می شوند که اگر پردازشی لازم بود روی اطلاعات انجام شود اگر اطلاعات پردازش لازم نداشتند در پایگاه داده ای ذخیره می شوند و سپس به [12]RPS اطلاع داده می شود که اطلاعات درفایل بیماران در سرور پایگاه داده ذخیره و جمع آوری شده اند پس از آن RPS اطلاعات را می خواند و به پرستار یا پزشکی که درخواست داده بود،می فرستد. علاوه بر این، در VMO[13] سازمان های مختلف پزشکی و پزشکان در سراسر جهان می توانند به سوابق پزشکی بیماران به منظور مشورت در مورد حال بیمار دسترسی داشته باشند،هم چنین منابعی را برای دسترسی به یک هدف مشترک به اشتراک بگذارند.

5.4طراحی ذخیره سازی گرید

شبکه داده یک مجموعه ای از داده ها است که برای توصیف شبکه محیط زیست که شامل مدیریت دسترسی داده ها از راه دور است به کار می رود.شبکه گرید که کار اشتراک گذاری منابع را از سازمان های بزرگ در سراسر جهان با هدف دسترسی اطلاعات در زمان نیاز هر یک از سازمانها انجام می دهد.هدف از شبکه گرید ایجاد زیرساخت هایی  برای مدیریت داده ها است تا بتواند ترکیبی از پایگاه داده های بزرگ که از نظر جغرافیایی از کاربر و یا منبع اطلاعاتی دور است و در صورت نیاز بتواند تجزیه و تحلیل فشرده محاسباتی انجام دهد را ایجاد کند. هدف از شبکه ی داده ها به حداکثر رساندن استفاده از ذخیره سازی اطلاعات کمیاب،شبکه های اینترنتی ، منابع محاسباتی درشیوه ای هماهنگ برای برنامه های  داده های فشرده است. این امر مستلزم مدیریت کارآمد اطلاعات ترابایت، اطلاعات گیگابیت / ثانیه وانتقال اطلاعات بر روی یک شبکه توزیع شده، برنامه ی زمان بندی مناسب برای انتقال داده ها و محاسبات با کارایی بالا، وعملکرد پایگاه داده دقیق است.

مسئولیت نگهداری قابلیت اطمینان،مقیاس پذیری، قابلیت اداره وذخیره سازی شبکه با عملکرد بالا
برعهده ی میان افزارهای شبکه است که این کارها رابا تعداد زیادی از راه حل های سخت افزاری و نرم افزاری انجام می دهد.

شکل 18  کامپیوتر مرکزی را روی زیرساخت های شبکه نشان می دهد که سیستمی برای ذخیره سازی انتخاب می کند.البته این تصمیم گیری متکی به محدودیت بودجه وتجربه ی فروشندگان است.در مقیاس بزرگتر به دلیل اینکه تعداد دستگاهها بیشتر می شود و همچنین ارتباط آنها بیشتر می شود ممکن است شبکه دچار مشکل شود.

شکل 18- انواع مختلف راه های ذخیره سازی

این نوع سیستم برای نیاز کاربران برای ذخیره سازی منابع آنها مفید است و هر کاربر هر زمان که بخواهد به منابع زیادی می تواند دسترسی داشته باشد. در این مراکز، گره های محاسبه گر را می توان با مقدار خوبی از ترابایت هارد دیسک درایو و یا با سیستم های ذخیره سازی کوچک تر اما قابل اعتماد مجهز کرد. علاوه بر این، مراکز بزرگتر باید تجهیزات قوی تری برای ذخیره سازی داشته باشند
زیرا آنها باید ظرفیت بالا ، قابلیت اطمینان و دوام ذخیره سازی را فراهم کنند.

[1]Sensor Grid Enhancement Data Management system

[2] Open Geospatial Consortium

[3] Health Level 7

[4] A prototype distributed mammographic database for europe

[5] Digital Mammography

[6] European Data Grid

[7]Enabling Grid for E-science

[8]Grid-Enabled Medical Simulation Services

[9] Open Grid Services Architecture

[10] Authentication, Authorization, Accounting

[11] Sensor Data Collection Server

[12]Sensor Data Collection Server

[13] Virtual Medical Organization