Chapitre III Réseaux de transport et d archivage de l information médicale

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1 Chapitre III Réseaux de transport et d archivage de l information médicale III.1 Introduction La création de l information s inscrit dans le processus de communication de toute organisation. Elle s impose pour répondre à des besoins de gestion, d archivage et de mémoire. Vue sous l angle archivistique, cette fonction peut se définir comme étant l activité professionnelle relative à la mise en place des conditions nécessaires pour assurer la qualité, la validité, la crédibilité et la pérennité de l information produite par les administrations. Même si les archives sont apparues aux premiers siècles de l'histoire, la réflexion sur leur organisation, la gestion et leur diffusion sur un réseau est beaucoup plus récente. Egalement un réseau informatique peut être défini comme étant un ensemble d ordinateurs reliés ensemble par supports de transmission qui leur permettent d échanger des données entre eux [15]. Matériellement, un réseau comprend des équipements de raccordements pouvant être externes ou interne (carte réseau) Ces équipements peuvent connectés entre eux par des supports de transmission. Dans le cas où le réseau est composé de câbles et d équipements, on parle de réseau filaire et dans le cas où le réseau n utilise pas de câble car l échange des informations se fait par l intermédiaire des ondes on parle de réseau sans fil. III.2 Classification des réseaux : La manière de classer les réseaux informatiques est de les recenser par leur étendue géographique (taille) [16]. Généralement on adopte la terminologie suivante. A- LAN local area Network: Un réseau local permet de relier plusieurs ressources informatiques d'un même établissement (exemple un hôpital, une clinique, cabinet médicale.) situées à des distances allant de quelques mètres à quelques kilomètres. Les supports physiques utilisés le plus souvent sont les paires de fils torsadés, les câbles coaxiaux et les fibres optiques. Egalement appelé réseaux locaux, dont l étendue ne dépasse pas quelques kilomètres et il est limité à une circonscription géographique réduite. Les débits de ces réseaux vont de quelques mégabits à plusieurs centaines de mégabits par seconde. Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 43

2 B- MAN pour metropolitan area Network. Ou réseau métropolitain. Ces réseaux sont généralement utilisés pour interconnecter un ensemble de réseaux locaux géographiquement dispersés, et peuvent couvrir une circonscription géographique importante, un grand compus ou une ville. C-WAN pour wide area Network: Ou réseau étendue (langue distance) ces réseaux comme leur nom l indique, sont destinés à transporter l information sur de grandes distances à l échelle d un pays, d un continent ou de plusieurs continents. Le mot inter réseau (inter Network) s emploie par fois pour décrire un réseau étendu constitue de réseaux locaux séparés. Ce mot dans sa forme anglaise est à la base du mot Internet le plus grand inter réseau du monde. LAN MAN WAN 10m 100m 1km 10km 100km Distances Figure III.1 Classification des réseaux informatique selon leur taille. La figure III.1 montre la classification des différents réseaux en fonction de leur taille. III.3 Intérêt d un réseau local : Un réseau local peut partager des ressources physiques (périphériques) ou des ressources logiques (données, applications). Pour cela les raisons pour les quelles un réseau est utile : III.3.1 Le partage des ressources physiques : Permet de mettre en commun un périphérique entre plusieurs ordinateurs indépendamment de leur localisation physique. Chacun utilisent ce périphérique comme s il était installé localement. L exemple le plus courant est : les périphériques de fourniture d'images médicale dans un service hospitalier. D autre ressources sont aussi partageables on peut citer les disques dure le lecteur CD ROM lecteur de disquettes..etc. Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 44

3 III.3.2 Le partage d applications : Il est quelque fois intéressant d installer les applications (comme les logiciels du traitement de l image) utilisées par tout le monde sur un disque partagé en réseau. Tout simplement lors qu un ordinateur n est pas assez performant, il est possible d exécuter les programmes non plus sur ce poste, mais sur un ordinateur distant. Ce dernier beaucoup plus puissant pour exécuter de nombreux programmes en parallèle de façon transparente pour les utilisateurs du réseau. III.3.3 Le partage de données : Permet d accéder à une donnée depuis n importe quel ordinateur relié à un réseau par exemple : chaque médecin de ville pourrait accéder aux dossiers stockés dans une base de données. Ce partage ce fait de plusieurs manières, la première consister à envoyer les données directement d un ordinateur à un autre la deuxième à envoyer les données sur une appareil intermédiaire ou le second ordinateur va les chercher, la troisième, enfin a copier les données de façon permanente sur un ordinateur particulier et à permettre a chaque ordinateur du réseau d y accéder. III.3.4 La communication entre personne : Un réseau d ordinateurs peut fournir une puissante media communication entre personne séparées par de longues distances par exemple : où le médecin qui interprète l'examen est à distance (parfois même dans un autre service) du service où est effectué ce dernier. III.4 Topologie des réseaux Suivant la topologie des liaisons, deux types de réseaux peuvent être distingués : - Réseau point à point : Dans un réseau point à point les machines sont reliées deux à deux pour former un réseau en étoile, en anneau, maillé ou hiérarchique (figure III.1). Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 45

4 Figure III.1 Réseau de type point à point. (a) en étoile, (b) en anneau, (c) réseau maillé, (d) hiérarchique - Réseaux diffusants : Dans les réseaux diffusants, les messages sont envoyés à toutes les machines (broadcasting). Un champ d'adresse placé dans le message indique le destinataire. Chaque machine analyse chaque message reçu. Les messages non destinés à une machine réceptrice sont ignorés par elle. La figure III.2 donne quelques exemples de réseaux de diffusion. Figure III.2 Réseaux diffusants ou multipoints~: (a) Diffusion par satellite, (b) structure de bus, (c) Anneau III.5 Les équipements d un réseau III.5.1 Les supports physiques de communication dans les réseaux : Différents supports physiques peuvent être utilisés. Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 46

5 - Les paires torsadées : Sont les plus connues du fait de leur utilisation en routine pour les transmissions téléphoniques. Elles sont constituées de deux fils de cuivre isolés et enroulés en spirale et permettent aussi bien des transmissions analogiques que digitales. Des débits de quelques mégabits sur des distances de plusieurs kilomètres sont possibles. - Les câbles coaxiaux : Sont constitués d'un câble de cuivre séparé, par un isolant, d'un conducteur externe en treillis. Les câbles en bande de base permettent des transmissions digitales à des vitesses de l'ordre de 10 mégabits par seconde (Mbs) sur quelques centaines de mètres. Les câbles large bande sont utilisés pour les transferts analogiques (e.g. signaux de télévision). Des plages de fréquences distinctes peuvent être réservées pour la transmission simultanée des sons, des images et des données. Ils nécessitent des amplificateurs permettant de renforcer périodiquement les signaux analogiques. - Les réseaux en fibres optiques : Nécessitent un émetteur de lumière, un modulateur, un support physique de transmission en fibres de verre et un détecteur capable de générer des impulsions électriques (photodiode). Les réseaux en fibres optiques peuvent assurer des débits de l'ordre de 100 Mbs sur une distance d'un kilomètre. Des répéteurs actifs permettent de constituer des anneaux de fibres optiques. Des étoiles passives permettent de transmettre à un ensemble de fibres optiques les impulsions lumineuses provenant d'un autre ensemble de fibres. Les réseaux optiques ne sont pas sensibles aux interférences électromagnétiques et permettent des communications plus rapides mais aussi plus sûres. - Les transmissions par voie aérienne Peuvent se faire au moyen de rayons infrarouges, de faisceaux lasers ou d'ondes radio. Deux tours de 100 mètres de hauteur peuvent échanger des données à 100 km de distance. La plupart des transmissions par micro-ondes radio utilise des fréquences très élevées (de 2 à 40 GHz). - La transmission par satellite Se fait suivant le même principe mais la distance avec le satellite assurant les transmissions est beaucoup plus grande, pour un satellite géostationnaire situé à une altitude de l'ordre de Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 47

6 36000 km. Bien que les communications se fassent à la vitesse de la lumière, le délai entre l'émission et la réception d'un message est de ce fait significatif, de l'ordre de 250 à 300 ms. Par contre, la transmission par satellite permet des débits importants, de l'ordre de 50 Mbs et il peut s'avérer plus rapide d'effectuer le transfert du contenu d'une bande magnétique par satellite que par un câble électrique. III.5.2 Les connecteurs : Dans cette partie nous nous intéressons aux connecteurs qui permettent la jonction mécanique entre l ordinateur (par le biais de la carte réseau) et le câble de transmission. Il existe deux variantes de connecteurs, les males et femelles pour les connecteurs males effectuent la connexion mécanique avec le câble et les connecteurs femelles sont les récepteurs. Egalement le connecteur RJ45 (Rj : signifie connecteur rectangulaire) est l un des plus familiers il est utilisé dans le câblage à paire torsadée et ressemble de prés à la prise RJ11 qui se trouve à l extrémité du câble de téléphone, les connecteurs RJ45 servent dans les réseaux Ethernet 10Mbs. 100Mbs et 1000Mbs. III.5.3 Les concentrateurs : III Les hubs : Un hub se présente sous forme d une boite allongée où se trouve plusieurs ports (les connecteurs) aux quels se connectent les différents câbles du réseau la face avant du hub donne les informations concernant l état de chaque port, la densité du trafic sur le réseau et même les collusions dans un réseau Ethemet 10 base T, 100 base T. Le rôle du hub consiste à assurer la communication entre les ordinateurs, comme s il était relié à un bus bien que physiquement la topologie soit de type étoile Le principe de fonctionnement d un hub : Est à chaque fois que le Hub reçoit une trame Ethernet sur l un de ces ports elle est renvoyer (Répète) sur tous les autres ports qui lui sont connecte. Il y a la un problème de sécurité car il est possible d écouter (de sniffer) tout ce qui passe sur le réseau. Le signale est en générale amplifié avant d être renvoyer sur tous les autres ports. Le hub n effectue aucun traitement sur les données il ne fait que répéter. Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 48

7 III Les switches : Contrairement au hub un switch n émet pas les trames sur l ensemble des ports mais analyse les adresses MAC des trames Ethemet qui le traverse, et dirige ces trames uniquement aux ports destinataire. Ainsi, si il reçoit une trame pour un ordinateurs X, il ne l envoie qu a l ordinateurs X, les autres ordinateurs connectés au switch ne verront pas les données qui ne leur sont pas destinées. Il commute il branche l entrée des données vers la sortie où est l ordinateur concerné. C est pour cela on appelle ça un commutateur en français un switch améliore donc les performances réseau mais également la sécurité des données transmises. Les switches sont capables d analyser l information contenue dans la trame, de répéter l adresse MAC de la destination et d envoyer la trame vers le bon ordinateur. III.6 Les types de réseaux III.6.1 Les réseaux poste à poste : Dans une architecture d égale à égale (ou dans la dénomination anglais : peer to peer) contrairement à une architecture de réseau de type client/ serveur il n y a pas de réseau dédie. Ainsi chaque ordinateur dans tel réseau est un peu serveur et un peu client. Cela signifie que chacun des ordinateurs du réseau est libre de partager ses ressources. Les avantages : - Un coût réduit (les engendrés par un tel réseau sont le matériel, les câbles et la maintenance). - Une simplicité à toute épreuve. Les inconvenant : - Ce système n est pas du tout centralisé ce qui le rend très difficile à administrée - La sécurité est peut présente. - Aucun maillon du système n est fiable. - Ainsi les réseaux d égale à égal ne sont valables que pour un petit nombre d ordinateurs (généralement une dizaine) et pour d application ne nécessitant pas une grande sécurité (il est donc déconseillé pour un réseau professionnel avec des données sensibles). Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 49

8 III.6.2 Les réseaux avec serveur dédie : Il ressemble un peu au réseau poste a poste mais cette fois ci on rajoute un poste plus puissant dédie à des taches bien précis cette nouvelle station s appelle serveur, le serveur centralise les données relatives au bon fonctionnement du réseau. Les avantages : Le model client/serveur est particulièrement reconnue pour des réseaux nécessitant un grand niveau de fiabilité et ses avantages sont : a) Des ressources centralisées : Etant donnée que le serveur est au centre du réseau il peut gérer des ressources communes à tous les utilisateurs comme par exemple une base de donnée centralisé afin d éviter les problèmes de redondance et de contradiction. b) Une meilleure sécurité : Car le nombre de points d entrée permettant l accès aux données est moins important. c) Une administration au niveau serveur : - Les clients ayant peu d importance dans ce modèle. - Ils ont moins besoin d être administré. d) Un réseau évolutif : Grâce à cette architecture il est possible de supprimer ou rajouter des clients sans perturber le fonctionnement du réseau et sans modifications majeurs. Les inconvénients : L architecture client/serveur à tout de même quelque lacunes parmi les quelles : - Un coût élevé du à la technicité du serveur. - Un maillon faible : le serveur est le seul maillon faible du réseau client/serveur. III.7 Protocoles d accès réseau La vitesse de transmission ou débit du réseau est primordiale pour communiquer les images médicales car elles représentent un gros volume de données. Malgré les efforts pour les réduire, les temps de transfert peuvent paraître longs, quand on transmet plusieurs images, Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 50

9 même en Ethernet (10Mbitps/sec). La compression de données peut alors être une réponse aux débits et mémoires nécessités par les volumes d information. III.7.1 Compression Il existe trois grandes catégories de compression : - La compression réversible, dite sans perte : elle fournit des taux de compression (rapport de volumes entre l image initiale et l image compressée) de quelques unité seulement mais elle permet de reconstruire exactement l image d origine. Des recherches sont actuellement menées pour démontrer que les taux de 6 à 8 n induisent pas de pertes visibles. - La compression irréversible, dite avec perte : elle permet des taux de compression élevés (de 10 à plus de 50) mais elle ne permet pas de reconstruire exactement l image d origine. Plus le taux sera élevé, plus la dégradation de l image sera importante. Toutefois, on introduit aussi la notion de compression «visuellement sans pertes». C est une notion subjective caractérisant un schéma dont le résultat parait sans perte quand il est visualisé dans des conditions normales. - La compression dite clinique ou sélective qui stocke uniquement les images pertinentes extraites d un ensemble (exemple en ultrasons où on ne garde que les images intéressantes). Il existe de nombreuses méthodes de compression, qui ont donné naissance à des standards (groupes de normalisation JPEG, MPEG). TIFF et WAVEELET sont les plus utilisées actuellement. III.8 Archivage Les systèmes d archivage actuellement présentés n ont pas changé de nature technologique mais sont de plus en plus performants, en termes de capacité et de vitesse d accès [17]. Les supports de stockage à accès rapide ou à court terme (quelques jours à quelques semaines) : ils sont généralement toujours proposés sous disques RAID (de 9 Go à 220 Go) éventuellement dupliqués (temps d accès courts et technique de sécurisation). Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 51

10 Les supports de stockage de deuxième niveau (moyen terme ou environ 1 an) : les disques magnéto optiques tendent à être de plus en plus remplacés par les dispositifs à bande magnétique (DLT) et les CD-ROM (eux-mêmes bientôt remplacés par les DVDR). Ces supports sont généralement mis en place et accessibles dans des mémoires de grande capacité ou à poste fixe (Juke-box) pour permettre la disponibilité, en ligne, de grands volumes de données (114 disques= 1 à 6 Tera-octets). Les supports de stockage de troisième niveau (long terme ou environ 5 ans) : dans ce cas il faut des librairies de bandes magnétiques de capacité avec des valeurs typiques de 720 Go à 23 To. Egalement la technique de duplication sur un support parallèle est fréquente car elle permet de prévenir toute perte de données. Enfin pour l archivage l'image doit, au préalable, être compressée dans un format standard afin d'être archivée en respectant des impératifs médicolégaux et réglementaires. Question de compréhension : 1- Suivant la topologie des réseaux qu elles sont les avantages et les inconvénients entre un réseau point et les réseaux diffusants? 2- On distinguer généralement deux types de réseaux bien différents les réseaux poste à poste et réseaux organisés au tour de serveurs (client/serveur) Qu elles sont les critères pour choisir un type de réseau à installer? 3- Qu elle est la différence entre un switch et un hub? 4- Qu elle est le problème major pour le transport et l archivage de l information médicale? 5- Proposer un schéma d un réseau médical dans un hôpital constitue 3 services, un service d urgence, service de neurologie et un service de radiologie. Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 52

11 III.9. Conclusion Dans ce chapitre on a vu les différents équipements qui permettent de construire un réseau informatique et donc d assurer un meilleur suivi médical du patient et la réduction des coûts ; aussi ces nouvelles technologies permettent, au-delà de la modernisation, une amélioration de la qualité des soins et une meilleure circulation de l information au service du patient qu elle met au cœur des échanges. Egalement avec un Système des ordinateurs reliés ensemble, disques de stockage des informations (ou archives) et périphériques de fourniture d'images ou d'exploitation ; chaque service médical ou même chaque médecin de ville pourrait accéder aux dossiers stockés en archive numérique sur des postes de travail différents. Donc on peut associer un micro-ordinateur à tous les appareils médicales et tout service des hôpitaux et d'ainsi communiquer les informations et les images de radiologie en cours de réalisation plutôt que de transférer le malade. Enfin, l utilisation des réseaux de transport et d archivage de l information médicale et une nécessité pour assurer l amélioration de la qualité des soins dans le cadre des contraintes de dépenses publiques et de déficit en ressources humaines liées à la diminution de la démographie médicale, aux difficultés de recrutement dans les filières paramédicales et à la réduction du temps de travail. Chap. III- Réseaux de transport et d archivage de l information médicale 53

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