A hálózatokkal kapcsolatos gyakorlati tudnivalók, internetes képtovábbítás
A RadiWiki wikiből
Az egészségügy fejlesztése, a lakosság egészségi állapotának javítása, a radiológusok számának csökkenésével a munkafolyamatok optimalizálása elképzelhetetlen az információ technológiai (IT) eszközök széleskörű és mind tudatosabb használata nélkül. Az IT alkalmazások egyik célja, hogy gyors és biztonságos hozzáférést tegyen lehetővé mindazon információkhoz, amelyet a lakosság és az egészségügy sokszereplős rendszere igényel. Másik célja, hogy készítse elő az egészségüggyel kapcsolatos tervezési, szervezési, finanszírozási és üzemeltetési tevékenységek eredményes végrehajtását. Mindezek egyik alapfeltétele a számítógépes hálózat.
Számítógépes hálózatok
Ma már a számítógépeket nem csak önmagában használjuk, hanem egy hálózat részeként is. Ennek egyik példája az Internet, amely eredetileg szigorúan katonai célú, nagy távolságú hálózatok csírájából jött létre, mára az egész világot behálózza, több millió gépet kapcsol össze. Kívülről szemlélve ezeket a hálózatokat, úgy gondoljuk, szinte törvényszerű a hibamentes működésük, a szolgáltatásaik magas színvonala. Jobban megismerve a számítógépes hálózat rejtelmeit, megérthetjük annak működését, felépítését, sőt gyenge pontjait.
Miért is kapcsoljuk össze a számítógépeket? Milyen előnyökkel jár a számítógépes hálózat? A számítógép hálózatok alapvetően a következő feladatok megoldását teszik lehetővé:
- erőforrások (nyomtatók, fájlok) megosztása
- levelek, üzenetek küldése
- nagy számítógépek (szerverek) távoli elérése, az azon tárolt
- adatállományok, programok nagy távolságú, saját célú használata
A számítógépes hálózatok előnyei
Erőforrás megosztás: a legfontosabb szempont. Az adatbázisok, drága hardver elemek megoszthatók a felhasználók között. Kommunikációs eszköz: fontossága egyre nő (pl. elektronikus levelezés, ftp). Nagyobb megbízhatóság elérése: központilag figyelemmel kísérhető a hálózat működése, forgalma, a hibák felderítése és elhárítása hatékonyabban elvégezhető (hálózat menedzsment). Terheléselosztási funkció: megelőzhető az egyes számítógépek túlterhelése alkalmazások, adatbázisok másik számítógépre történő áthelyezésével. Rendszerteljesítmény fokozatosan növelhető: általában elég a központi gép (szerver) bővítése, cseréje.
Hálózatok felépülése
A számítógép hálózatokat két nagy funkcionális részre bonthatjuk a tényleges kialakítástól függetlenül:
- Az összekapcsolt gépeket hálózati végpontoknak nevezzük (ezeken futnak a felhasználói programok, a felhasználónak ezekről van lehetősége beavatkozni a rendszer működésébe)
- A végpontokat össze kell kapcsolni, amelyet a kommunikációs alhálózatok valósítanak meg.
Az alhálózatok is két funkcionális részből állnak:
- A tényleges adattovábbító közeget nevezzük csatornának,
- az adatokat a megfelelő csatornába juttatják a hálózati kapcsolópontok (Internal Network Switching Node), vagy más néven az IMP-k (Interface Message Processzor - interfész üzenet feldolgozó).
Az alárendelt hálózatokban van egy kitüntetett szerepű számítógép, a szerver, amely az összes, a hálózattal összefüggő folyamat vezérlését képes ellátni.
Számítógépek egymáshoz való viszonya
Hoszt-terminál alapú hálózatok: a hálózat magját egy vagy több, egymással összeköttetésben lévő központi számítógép (host) alkotja. Itt fut az operációs rendszer. Ehhez kapcsolódnak a terminálok, amelyek egy billentyűzetből és egy képernyőből állnak. Ezen a hálózattípuson futnak a legbonyolultabb és legrégebben fejlesztett rendszerek. Jellemzőjük a nagy tudás, de bonyolultságuk miatt szakképzett munkatársakat igényelnek (tipikus képviselője az IBM, DEC). Egyenrangú (peer to peer) hálózatok: a hálózatba kötött számítógépek közül bármelyik lehet kiszolgálója a többinek, amelyek a felajánlott erőforrást beépíthetik a saját rendszerükbe. Általában LAN-ok kialakításánál alkalmazzák, ahol viszonylag kevés a gép, a hálózati forgalom kicsi. Előnyei az olcsóság, egyszerűség. Hátránya a kis kapacitás, nagy feladatok elvégzéséhez nem, vagy korlátozottan használhatók (Windows alapú rendszerek). Szerver-kliens hálózatok: ötvözik a peer to peer hálózatok előnyeit a host-terminál hálózatok nagy teljesítőképességével. Ebben a hálózatban találunk kiemelt számítógépet (szerver), amely csak a kérések kiszolgálásával van elfoglalva. Itt fut a hálózati operációs rendszer. Az alkalmazói programok futtatása a kliens gépek feladata. A felhasználó által megfogalmazott kérések az alkalmazói programon keresztül eljutnak a szerver operációs rendszeréhez, amely ezen kéréseket kiszolgálja, a választ (eredményt) visszaküldi (Novell Netware, Windows NT rendszerek).
Szerverek
Aszerint, hogy hálózatunkban milyen viszonyban állnak egymással a számítógépek, két típusra oszthatjuk őket: a szerver (kiszolgáló) gépek általában nagy teljesítményű és tárolókapacitású, folyamatos üzemű számítógépek, amelyek a hálózatba kapcsolt többi gép számára szolgáltatásokat nyújtanak. Ezek a szolgáltatások különfélék lehetnek, sőt gyakran előfordul, hogy nem egy számítógépen koncentrálódnak, hanem a hálózatban több szerver található, egy vagy több saját funkcióval.
- Fájlszerverek: nagy tárolókapacitású számítógépek. Feladatuk a közösen használt állományok, főleg adatbázisok biztosítása.
- Nyomtatószerverek: a hálózaton keresztüli nyomtatással kapcsolatos feladatokat végzik, vezérlik a hozzájuk kapcsolt nagy teljesítményű nyomtatókat.
- Web szerverek: a belső hálózat számára és a külvilág felé szolgáltatják az Internetes dokumentumokat.
- Proxy szerverek: a hálózat nem közvetlenül kapcsolódik az Internethez. Az Internettel közvetlen kapcsolatban levő proxy szerveren keresztül a belső hálózat számára oly módon válik az Internet elérhetővé, hogy a kért állományokat a proxy szerver tölti le, majd továbbítja az igénylőnek. Ha egy dokumentumra gyakran mutatkozik igény, a felhasználók azt nem az Internetről, hanem a proxy szervertől kapják, ezáltal az Internet-forgalom költségei csökkennek.
- Fax szerver: egy kiszolgálón keresztül küldhető és fogadható fax üzenet.
- Mail szerver: a felhasználók levelezését kezelő, az elektronikus leveleket fogadó és küldő kiszolgáló gép.
Hálózati kapcsolóelemek
Jelismétlő (repeater): az átviteli közegen továbbított jeleket ismétli, erősíti, az összekapcsolt részhálózatokat nem választja el, nem módosítja, nem szűri a csomagokat. Többportos változatát szokás HUB-nak nevezni. Híd (bridge): az adatkapcsolati rétegben működve szelektív összekapcsolást végez, több hálózati szegmens között is. Kapcsoló (switch): olyan többportos eszköz, melynek bármely két port-ja között híd (bridge) funkcionalitás működik. Forgalomirányító (router): a hálózati rétegben működve szelektív összekapcsolást, útvonalválasztást, forgalomirányítást végez. Csomópont, saját hálózati címmel rendelkezik. Átjáró (gateway): különböző hálózatok között (pl. Ethernet – Token Ring) helyezkedik el, újracsomagolja az adatokat.
Hálózatok csoportosítása - Topológia alapján
A csoportosítás mindig egy kiemelt tulajdonság alapján történik, de csak ezek összességében vizsgálható korrektül a hálózat. A kommunikációs alhálózatokat két nagycsoportra oszthatjuk kialakításuk szerint: Multipont topológia:
- Bus (sín): a gépek egy közös átviteli közegre csatlakoznak. Hátránya, hogy vonalszakadás esetén használhatatlanná válik az egész hálózat.
- Ring (gyűrű): a gépek egy gyűrűre vannak felfűzve. Előnye, hogy egyszeres vonalszakadás esetén a hálózat nem válik használhatatlanná és nincs leterhelt központi csomópont.
Pont-pont topológia:
- Tree (fa): bármely két összekötött gép között egy és csak egy útvonal van.
- Star (csillag): minden gép csak a központi géppel van összekötve. A hálózatba kapcsolt gépek egy csomópontra csatlakoznak. előnye, hogy vonalszakadás esetén csak az adott gép
- Gyűrű
- Teljes
Egyéb topológiák :
- Hálós (mesh): minden gép minden géppel egyedileg van összekötve.
- Részben összefüggő: a teljes összekötésből elhagyunk néhány ágat.
Hálózatok csoportosítása - Területi kiterjedés alapján
- LAN (Local Area Network) - kis kiterjedésű hálózat, lokális hálózat. Jellemzője az egyedi kábelezés, gyors adatátvitel. Egy helységre, épületre vagy épületcsoportra korlátozódik.
- MAN (Metropolitan Area Network) - városi méretű hálózat. A MAN egész város(oka)t átölelő földrajzi kiterjedéssel rendelkezik, technológiailag mégis a LAN-hoz áll közelebb, általában a azokat köti össze.
- WAN (Wide Area Network) - nagytávolságú hálózat. Kiterjedése pár kilométertől kezdve az egész Földre is kiterjedhet, országos, országok és földrészek közötti hálózat.
Hálózatok csoportosítása
Átviteli sebesség alapján: a technikai fejlődés évről évre átírja a hálózatok sebességi alapadatait. Napjainkban a 1 Gb/s határt is átlépték már a fejlesztésekkel. Kommunikáció iránya szerint: az adó-vevő funkciók, valamint az irányuk alapján. Közeghozzáférés szerint: az átviteli jogok vezérlése. Kapcsolási technika alapján: a kommunikáló állomások között kiépülő kapcsolat.
- A vonalkapcsolt adatátvitelnél az adó és vevő számítógép folyamatos és közvetlen kapcsolatban van egymással, a hálózat rendkívül leterhelt, üzemeltetése költséges.
- A csomagkapcsolt átvitel ezt a problémát megoldja. Az egymástól nagy távolságra levő számítógépek nincsenek egymással közvetlen kapcsolatban, de kapcsolódnak a hálózathoz. Ebben az esetben a kliens gép elküld a kiszolgálónak egy adatsort, melyben leírja, milyen adatokra van szüksége. A szerver a kért adatot (fájlt) darabokra bontja, úgynevezett frame-ekre (keretekre), melyek mérete egyforma, és tartalmazzák a kért fájl darabjain kívül a kliens és a szerver gép címét, valamint a küldött adattöredékre vonatkozó információkat (pl. a teljes fájlban elfoglalt helye). Az egyes frame-ek, akár eltérő úton is, egyenként jutnak el a klienshez, amely a töredékeket összeállítja.
Hálózati protokollok (LAN)
A hálózati protokollok feladata, hogy a számítógépek közt (a fizikai eszközök, például hálózati kártya, modem, stb. segítségével) az adatokat: 1.) elküldje, ill. 2.) az adatok átvitelét ellenőrizze.
A homogén, kisméretű helyi hálózatok jellemző protokolljai:
- Ethernet (DEC, Intel, Xerox, 1980)
- Token Ring (IBM)
- IBM SNA és NetBIOS
- NetBEUI (Microsoft hálózatban)
- SPX/IPX (Novell hálózatban)
- DEC DECNet és LAT
- Apple AppleTalk
- TCP/IP
A TCP/IP az Internet jellemző hálózati protokollja, egy számítógépet IP-címével (ez négy darab, 0-255 közti számból áll, pl.: 192.168.50.130) azonosítunk a hálózaton (földrajzi helyzete, a belső hálózat nagysága is követhető). A TCP/IP-re épülnek az Internet magasabb szintű protokolljai, például az FTP (File Transfer Protocol, fájlátviteli protokoll), HTTP (Hypertext Transmission Protocol, az ún. hipertext átviteli protokoll), illetve az elektronikus levelezés protokolljai (SMTP, POP3, X400, IMAP stb.).
Hálózati protokollok (WAN)
A WAN legnépszerűbb megvalósításai az alábbiak:
- Dial-in és dial-out hozzáférés (aszinkron telefon vonalak)
- Integrated Services Digital Network (ISDN) a point-to-point protocol (PPP) implementációjával
- Fiber Distributed Data Interface (FDDI) tökéletesítve az új Asynchronous Transfer Mode (ATM) kommunikációs szabvánnyal,
- Synchronous Optical Network (SONET).
A middleware-ek
A LAN-ok és WAN-ok protokolljai egy transzparens felületet nyújtanak az alkalmazások számára. Jelenleg, olyan szoftver megoldások tűnnek fel amelyek elosztott programokat alkalmaznak, megvalósítva a felhasználó szempontjából a teljes hálózati átlátszóságot és adat integritást. Ezek az ún. middleware-ek.
A middleware-ek legnépszerűbb megvalósításai az alábbiak:
- Open Software Foundation's Distributed Computing Environment (DCE),
- SUN's Open Network Computing (ONC),
- OSI X.500 directory services,
- MIT kerberos security service,
- OMG Common Object Request Broker Architecture (COBRA).
Medical domain middleware-ek
Léteznek speciális egészségügyi szabványok, amik klinikai domaineket céloznak meg ún. medical domain middleware-ek. Az orvosi számítástechnika a klinikai adatok gyűjtésére, integrálására, terjesztésére koncentrál. Ráadásul a legfontosabb célpont az adatok tudássá konvertálása a szolgáltatók döntéshozatalainak támogatása érdekében. Ezen célok megvalósítása érdekében számos medical domain middleware eszköznek és koncepciónak kell együttműködnie egy elosztott számítási környezetben. Manapság a gyakorlatban egyedül alkalmazható szabvány a Health Level 7 (HL-7), melyet sok gyártó már beépít a termékeibe. A HL-7-ben definiált események: a bebocsájtás, az elbocsájtás, az átvitel, a rendelés, és a rendelés eredményei. A szabvány használatával elkerülhetők a felesleges fordítások. Végezetül meg kell említenünk a Digital Imaging and Communications (DICOM) szabványt, ami a radiológiai képek szabványos átvitelét is definiálja.
Internetes képtovábbítás – teleradiológia. Miért?
Megpróbálhatjuk úgy értelmezni a teleradiológia bevezetésének kérdését, mint az információs stratégiaalkotás részét az üzleti alapokon működő egészségügyi szolgáltató számára. Az egészségügyi szolgáltató mint döntéshozó, saját működési területein belül választhatja ki, mibe érdemes invesztálnia. A szolgáltató elemzi, hogy milyen költségek merülnek fel a rendszer bevezetésekor, ezzel szemben milyen haszonnal jár alkalmazása a tervezett üzleti előnyök és költségmegtakarítások folytán. Egy új informatikai technológia - a teleradiológia - kitörési pontot jelenthet a szolgáltató és a szakma számára is. Az OEP, mint kifizető lehetne (lesz?) legfőképpen érdekelt a felhasználók hatékony gazdálkodásában, így a teleradiológia fejlesztésének motivációja a helyszínen, a kérdéses intézményben jelenhetne meg. A kevesebb beutalás, felesleges (megismételt) vizsgálatok csökkentése, betegutak optimalizálása miatt – a mai színvonal fenntartása mellett – csökkenthetők lennének az erre fordított kiadások.
Internetes képtovábbítás - teleradiológia. Megoldásra váró feladatok
- a helyi PACS (Picture Archiving and Communication System) rendszerek kialakítása, a vizsgálatok képeinek megbízható tárolására.
- a centrumok közötti gyors, megbízható adatforgalom, kommunikáció létrehozása
- központi képarchiválás megvalósítása
- külső (egyéb PACS, RIS, HIS) rendszerekkel való kapcsolat (konzultáció lehetősége)
- a képi, az ezzel kapcsolatos személyi és egyéb adatok védelmének biztosítása
- személyi számítógépekre telepíthető orvosi diagnosztikus képmegjelenítő program(ok) integrálása a rendszerbe, megfelelő hardware
- vizsgálati dokumentációk (kérés, lelet) előállítására, továbbítása
Internetes képtovábbítás – teleradiológia. Elvárások
Decentralizált rendszer: logikailag és fizikailag is egymástól elkülönített, akár függetlenül is működő komponensekből áll, amelyeknek komplex együttműködését az egyes komponensek kommunikációja biztosítja. Sokcélú rendszer: mind a teljes rendszer, mind egyes komponensei egyidőben több alapcélkitűzést szolgálnak (képanyag nyomon követése, lekérdezési lehetőségek, kérés, lelet továbbítás, stb.) Modularitás: az egyes komponensek felépítésére lépésenként is lehetőség van, azok egymással kompatibilisek (de a felépítés egy adott logikai sorrendet megkövetel). A komponensek között minimális kiépítettség minden esetben elengedhetetlen. Flexibilitás: a rendszer viszonylag könnyen adaptálható az egyes helyi igényekhez. Nyitott rendszer: egyaránt alkalmasság a továbbfejlesztésre és más rendszerekkel való kapcsolat kiépítésére. Érzékeny rendszer: informatikai rendszerek kulcskérdése az adatvédelem és adatbiztonság. Ebben a környezetben a következő alapkövetelményeknek kell teljesülni:
- személyiségi jogok védelme,
- adatok hozzáférésének szabályozása,
- adatok manipulálásának megakadályozása (képi információk!!!),
- adattovábbítási és konvertálási biztonság (képi információk!!!),
- adattárolási biztonság, (képi információk!!!).
vissza a TELEMEDICINA lapra
Bágyi 2009. április 25., 16:49 (UTC)
