医疗健康行业正迈入一个新时代，互联医疗设备必须能够无缝通信并协同工作。这一愿景的核心是IEEE 11073面向服务的设备互连（SDC）标准，该标准可在临床环境中实现互操作的即插即信的设备通信。但对于制造商、系统集成商和测试实验室而言，仍面临一个挑战：如何高效、可靠地验证基于SDC的复杂系统，同时避免使用成本高昂且硬件繁重的测试平台。此时，一套全面的仿真与测试工具可以发挥关键作用。
SDC互操作性面临的挑战
SDC的前景极具吸引力：不同厂商的设备能够在临床网络中协同工作，并确保数据安全、可靠地流向所需之处。
应用场景包括：
在手术室和重症监护室实现无缝的设备间通信
设备之间或向中央系统进行警报分发（静音ICU）
将数据聚合到统一的临床面板中
在传染病或隔离临床环境中远程控制设备
与临床决策支持系统的集成
通过采用SDC，医疗系统将变得更加模块化、临床安全，并为互联医疗中的互操作性做好未来准备。然而，实现互操作性并非易事：
集成复杂性：在多种设备上测试SDC的行为需要大量的配置工作和专业技术。
硬件依赖性：许多测试工作流依赖于物理原型，从而延缓开发周期。
可扩展性受限：在部署之前，通常难以对整个网络的性能进行验证。
对于制造商和测试实验室而言，这些挑战意味着更高成本、更长的上市时间，以及在发布新设备时面临更大的风险。
更智能的测试与验证方法
全新的CANoe.SDC解决方案正是为直接克服这些障碍而打造的，旨在使SDC设备的测试、验证和仿真过程更加快速、可扩展且经济高效。该解决方案将CANoe的功能扩展到面向服务的医疗设备通信领域。
无论是仿真复杂的SDC网络、分析消息流，还是在极限条件下验证设备行为，该解决方案都能为您提供全面的控制和可视性。主要功能包括：
参与者仿真：准确仿真服务提供方和用户，再现真实设备在临床环境中的交互方式。
流量分析：监控并分析网络流量，深入洞察性能和合规性。
脚本接口：自动化与仿真参与者的交互，实现可重复且复杂的测试场景。
混合测试：与实际设备和真实的SDC网络无缝连接。
可扩展性：从单台设备到整个临床网络，该工具支持开发过程的每个阶段。
经过验证且功能多样的测试生态系统的重要组成部分
CANoe.SDC是CANoe的集成扩展。CANoe是一款功能强大且久经考验的开发和测试平台，广泛应用于各行业，用于验证通信网络和嵌入式系统。
该集成方案全面支持面向服务的医疗设备通信，并无缝融入更广泛的测试生态系统。该生态系统涵盖基于以太网的协议（如EtherCAT、DDS和OPC UA）、串行通信接口（如UART、SPI和I²C）以及数字和模拟I/O。
CANoe.SDC充分利用CANoe的强大功能，例如可定制的测试自动化、图形化面板、详细的记录，以及对软件在环和硬件在环测试的支持。凭借开放的接口和可扩展性，CANoe能够集成到现有的工具链、持续集成*CI）环境和实验室环境中。
对于医疗技术领域的用户而言，这意味着可以基于单一、可扩展的平台开展工作，从早期开发到集成与验证，且该平台已内置完整的SDC功能。
从仿真到实际验证：两种常见的开发场景
但在实际应用中情况如何呢？让我们来探讨两个现实中的开发场景，在这些场景中，CANoe展现出特别显著的价值。
一、将传统医疗设备集成到SDC网络中
医院通常依赖于那些从未为互操作性而设计的现有设备。为了使这些设备能够与患者监护仪等支持SDC的设备一起接入网络，需要一个通信桥接器。
在此示例中，SDC-MQTT网关将一台通过MQTT协议发布数据的传统呼吸机与SDC网络连接起来。这使得该呼吸机能够与其他支持SDC的设备进行数据交换并协同工作，而无需修改呼吸机原有的软件或硬件。
1. 用于隔离测试的完整环境仿真
通过将CANoe与SDC结合使用，可以仿真完整的系统环境，包括传统医疗设备以及周围SDC设备的网络。这包括传统呼吸机（通过MQTT通信）和SDC兼容设备的虚拟模型。
该仿真环境支持在无需物理硬件的情况下，对网关进行隔离开发和测试。网关逻辑和数据转换可在确定性且可重现的环境中进行验证，从而实现快速开发迭代、深入调试以及对复杂场景的灵活测试。
从软件在环（SIL）开发阶段开始，能够及早发现潜在问题，并可缩短目标网关硬件所需的集成时间。
2. 硬件在环（HIL）：真实设备激励与反馈分析
网关通过独立测试后，即可将实际呼吸机集成到测试系统中。通过配置CANoe，可以模拟呼吸机的传感器输入（例如通过UART传输的SpO₂数据），并监控数据通过网关流入SDC网络时的通信情况。
该设置可对集成方案进行全面的端到端验证，确保物理呼吸机与符合SDC标准的系统之间数据转换准确、传输可靠。可验证双向通信，确保消息在不同协议间正确映射。
通过在真实条件下仿真临床场景，CANoe帮助开发人员在开发周期的早期阶段识别时序问题、数据不匹配以及边界情况下的行为。
二、开发内置原生SDC功能的医疗器械
对于正在设计原生SDC支持的新型医疗设备的创新者而言，其面临的挑战是在首个原型机尚未制造出来之前，就确保设备能够无缝互操作。
开发联网医疗设备（例如支持SDC的输液泵）需要进行严格的验证，从功能行为到实际环境中的互操作性均需涵盖。如果没有合适的工具，开发人员往往要等到项目后期才能在真实网络环境中测试设备行为。
借助CANoe，开发人员可以在一个结构化的工作流中，从全仿真阶段过渡到硬件集成阶段，从而加速开发进程、简化集成流程，并在整个验证过程中降低风险。本示例概述开发和测试输液泵的三步方法。
1. 全面仿真：早期用例评估
在初始阶段，输液泵作为完全虚拟的SDC设备在CANoe中实现。仿真模型实现功能行为、SDC服务接口以及通信模式。周围的SDC网络环境（包括其他对等设备）也在CANoe中进行复现，以便对交互流程和互操作性进行全面评估。
该方案支持对分布式SDC用例进行早期、快速的原型设计，并可在潜在的临床网络中验证设备交互情况。
2. 软件在环（SIL）：在仿真系统中评估真实的SDC软件
在仿真环境中成功验证初始设计后，将部署输液泵的实际软件栈，其中包括SDC软件栈、设备应用逻辑和服务处理程序。该软件在电脑或开发平台上运行，而CANoe则继续辅助SDC网络以及此前在全系统仿真中建立的交互。
在连接实际设备软件的情况下，可以重复执行先前建立的工作流和测试场景。这种设置能够详细观察设备交互和通信情况，并支持对被测系统（SUT）软件进行快速迭代。
在此阶段，CANoe还可以无缝集成到持续集成和持续测试（CI/CT）管道中，从而在软件演进过程中实现SDC通信行为的自动化回归测试和持续验证。这确保整个开发生命周期中质量的一致性，并加快反馈循环。
3. 硬件在环（HIL）：全面的设备验证
在最后阶段，将连接物理输液泵硬件。CANoe继续仿真SDC网络和对等设备，从而能够通过其原生通信接口与真实设备进行直接交互。
在早期仿真和SIL阶段制定的所有仿真和测试程序，在集成实际设备时仍然适用。这种连续性确保所有测试阶段的一致性，并简化整体集成流程。
创造价值的优势
CANoe.SDC不仅仅是一个测试框架，更是推动SDC在整个医疗健康领域普及的加速器。
更快的开发周期：无论是在为旧系统构建网关，还是设计新设备，都能尽早验证设计。
降低成本：用仿真取代庞大的硬件配置。
从SIL到HIL的平稳过渡：先在虚拟环境中开始，随后与真实硬件无缝验证。
可扩展的验证：轻松从单个设备测试过渡到完整的临床网络测试。
合规信心：确保设备在开发早期就满足互操作性要求。
简化认证流程：通过可追溯的测试证据确保符合监管要求。
携手CANoe.SDC，共筑互操作性医疗健康的未来
随着临床环境日益复杂，对安全、可靠且互操作性强的设备通信的需求也在不断增加。IEEE 11073 SDC标准为此奠定基础，但其应用还取决于实用且有效的工具。
CANoe.SDC填补这一空白，使制造商、系统集成商和测试实验室能够更智能地进行测试、更快地扩展规模，并充满信心地将真正互操作的设备推向市场。
准备好迈出SDC互操作性测试的下一步了吗？
