一、案例结构

1.1 背景

IPv6协议经过20多年的发展，已经成为成熟的网络技术。IPv6不仅能解决网络地址不足的问题，而且也扫除了多种接入设备连入互联网的障碍，更重要的是提高了安全性能。

微创手术是普外、心胸外、泌尿外、神经外等十多个科室的重要诊疗手段。人机协同的智能微创医疗装备系统对计算及传输负载有着严苛要求，而现有的智能终端和移动网络因计算、传输能力受限，无法保证良好的体验效果。IPv6的优势在于网络地址资源丰富，近乎无限，终端设备不需要担心网络地址不够。在IPv4地址时代，一般一个公司只能分配几个IPv4外网地址，如果内网的一台主机要和外网视频、语音，则需要经过转换成外网地址的一个端口来连接，这个并不是真正意义上的点对点连接，速度、质量、安全性无法得到保障。而IPv6网络可以给任何一个终端单独的IP地址，完全可以实现真正的点对点连接。

人机协同的智能微创医疗装备系统项目，实现了基于IPv6环境下的端云协同计算，在提高视频传输效率、即时交互的同时，满足了无线传输下对低延迟的要求。

1.2 目标

本应用案例依照“腔镜集成、机器持镜、人机协同、智能互联、远程交互”的总体思路，首创人机协同的智能微创医疗装备系统，推动国产高端微创装备的跨越式发展。特别是，系统网络架构和合肥工业大学高速、稳定的IPv6通信网络环境相结合，运用多通道交互任务的云端联合调度技术，建设基于高速通信网络的全流程微创医疗信息服务平台“德医云”，突破多科会诊、术中指导、术中示教的远程移动服务技术瓶颈，多模态术中交互时延低于100ms。

二、做法与经验

从IPv4过渡到IPv6有三种模式，双协议栈、隧道技术和NAT-PT。基于对终端设备接入IPv6的支持度，又考虑到网络延时、网络带宽等对视频、交互的高要求，本应用案例采用双协议栈模式。合肥工业大学从2006年起就开展IPv6建设，所有网络设备都支持IPv6，IPv6接入到Cenet2的网络带宽速率为10G。案例项目涉及到学校网络、服务器等，全部实现双协议栈覆盖。从核心机房的私有云服务器到资源解析服务器，智能微创服务调度平台、智能服务平台和应用调度查询平台都实现了双协议栈覆盖。

系统架构图

2.1 系统设计及架构

本应用案例中服务器部署在IPv6网内，通过万兆光纤连接到终端室内。服务器网络和终端室内设备配置IPv6地址。高速、安全的IPv6网络能为应用提供可靠的环境。

本系统基于IPv6通信基础设施和5G移动数据网络，实现了多终端跨平台的数据同步请求和智能化数据服务。其中，智能化的数据服务包含了实时的手术智能分析服务和非实时需求的指导教学业务。为了实现数据资源的最大化利用，降低平台资源需求负载，本平台使用了混合云作为后端支撑。

医生工作站等与手术环节直接相关的终端设备将基于IPv6基础设施和高带宽通道进行传输，避免数据延迟。对于手机、平板等移动设备，将采用5G高速移动通信网络等方式实现对移动设备的低延迟下发，在这个过程中云端任务调度平台将对相关数据包进行识别分析，有针对性地分离两类业务，并返回处理结果，从而分散对私有数据服务器的处理压力，降低服务器部署和维护成本。

2.2 创新点

2.2.1 在IPv6网络构建全流程微创医疗服务系统

提出智能微创医疗服务系统的开放弹性架构，创新微创手术智能分析、医疗数据交换、多渠道访问控制和服务性能优化等专用加速引擎，搭建具有开放式缓存、静态存储、分布式文件系统和任务调度等能力的微创医疗信息服务平台，保障微创手术全流程移动远程交互服务。

2.2.2 多通道交互任务的云端联合调度技术

私有云服务器和资源解析服务器都使用IPv6技术，提出基于调度目标空间的术中交互信息服务资源调度方法，降低术中多通道交互服务时延。

三、成效与亮点

本成果广泛应用于北京协和医院、北京大学人民医院、中日友好医院等国内100余家三甲医院，远程培训医生150万人次。