Módulo de comunicaciones síncronas basado en tecnología SIP para aplicaciones de Teleasistencia en Redes de Nueva

Generación

P.A. Moreno Sánchez 1, 2, M. Luna Serrano1, 2, Mª E. Hernando Pérez1, 2, R. Pállares3, E.J. Gómez Aguilera1, 2

1 Grupo de Bioingeniería y Telemedicina, Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, España, {pmoreno, mluna, elena, egomez}@gbt.tfo.upm.es

2 Centro de Investigación Biomédica en Red – Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN) 3 Ericsson España, Departamento I+D

Resumen En este trabajo se presenta un módulo de comunicaciones síncronas basada en la tecnología SIP que permite dar soporte a servicios de teleasistencia sobre Redes de Nueva Generación (NGN) cubriendo las demandas de los nuevos escenarios de servicios socio-sanitarios. La herramienta desarrollada está destinada para profesionales socio-sanitarios y pacientes, y consta de funcionalidades para gestión de contactos, establecimiento de videoconferencia, y mensajería instantánea con la opción de acceso simultáneo a páginas web. Las tecnologías utilizadas en el desarrollo de la herramienta permiten que sea una aplicación escalable con posibilidad de incluir nuevas funcionalidades. El uso de SIP permite que sea fácilmente integrable en una red NGN con arquitectura IP Multimedia Subsystem (IMS), situándose en la tendencia actual de las TIC hacia los servicios de internet basados en el protocolo IP (Internet Protocol).

1. Introducción

En la actualidad la población mundial está sufriendo un cambio demográfico debido al envejecimiento progresivo de la población. Según un estudio de la ONU [1], en el año 2050 el porcentaje de mayores (personas mayores de 65 años) superará al de niños de 0-14 años, llegando a 2 mayores por niño en los países desarrollados. Por otro lado, los avances médicos y técnicos están convirtiendo en crónicas las enfermedades que anteriormente eran de elevada mortandad. Estos dos factores, incluyendo la tendencia de los gobiernos hacia la inclusión de personas con discapacidad, promoviendo su autonomía personal, están provocando una demanda de una serie de servicios de asistencia socio-sanitaria.

Además servicios socio-sanitarios actuales están evolucionando en su escenario de gestión de cuidados, trasladándose a las mismas personas afectadas y sus familias; mientras que en el escenario de aplicación se trasladan desde centros de atención especializada a centros de atención primaria y social, o incluso al propio domicilio. Pero, actualmente la implantación directa de estos servicios es inviable, debido a dos factores: por un lado el modelo clínico se centra en la gestión de patologías agudas y no en su prevención (seguimiento de

patologías crónicas); y por otro lado el modelo de atención a ancianos y dependientes actualmente basado en el cuidado por parte de la familia del paciente, está sufriendo un cambio en su modelo por la evolución actual de la estructura familiar (inclusión de la mujer en el mercado laboral, familias monoparentales, etc.). Así, aparece una situación propicia para la teleasistencia, definida como un servicio técnico de naturaleza social y/o sanitaria, que permite a las personas usuarias entrar en contacto, a través de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), con un centro de atención atendido por personal cualificado preparado para dar una respuesta adecuada a posibles situaciones de emergencia o necesidad, movilizando los recursos pertinentes.

Dada la importancia de la teleasistencia en el ámbito socio-sanitario existen compañías que trabajan implementando soluciones comerciales [2][3], así como iniciativas gubernamentales que promueven proyectos de investigación para el desarrollo de sistemas de telemedicina que tienen como uno de los servicios principales aplicaciones de teleasistencia [4].

Dentro del marco tecnológico de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), la tendencia actual de los servicios ofrecidos a los usuarios es evolucionar hacia las redes de servicios basados en el protocolo de Internet (Internet Protocol IP). Estas redes permiten dar soporte a los nuevos requisitos que los usuarios tienen sobre los servicios: facilidad de uso, fiabilidad, más direcciones, capacidades QoS, seguridad, movilidad IP, multicast, mayor ancho de banda, convergencia fijo-móvil, etc. Por tanto, el uso de las redes IP se convierte en la mejor forma para ofrecer cada vez más servicios de mayor calidad (VoIP, Triple Play...).

Como solución a la creciente demanda de servicios IP por parte de los usuarios aparecen las redes de nueva generación (NGN). Una NGN, según la ITU ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., es una red de transferencia de paquetes capaz de ofrecer servicios diversos utilizando diferentes tecnologías de banda ancha y que permite a los usuarios un acceso no restringido a diferentes proveedores de aplicaciones sobre diferentes

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redes de acceso soportando la movilidad del usuario. Esta convergencia, conocida como total IP ("all-IP") se implementa en redes con arquitectura IMS (IP Multimedia Subsystem). Estas redes facilitan la creación y desarrollo de servicios multimedia enriquecidos accesibles desde cualquier dispositivo y lugar, a la vez que proporciona un soporte de interoperabilidad y convergencia a nivel de red [13].

Una de las principales características tecnológicas de IMS [6] es la utilización de los protocolos SIP (Session Initiation Protocol) y SDP (Session Description Protocol) para el control y señalización de las sesiones multimedia establecidas entre usuarios. El protocolo SIP fue diseñado originariamente por el IETF para la gestión de sesiones multimedia en Internet, y permite aportar funciones para el registro, establecimiento, modificación y finalización de las sesiones IMS entre diversos dispositivos.

Debido a la importancia que tiene el protocolo SIP en la arquitectura IMS para el control de servicios de comunicación, se presenta en este trabajo una aplicación genérica de teleasistencia basada en un cliente SIP que será potencialmente integrable en un entorno de Redes de Nueva Generación. Facilitando de esta manera la adaptación de los sistemas de teleasistencia a las nuevas tendencias en el marco tecnológico de servicios TIC.

2. Métodos

El principal requisito técnico de la aplicación que presentamos en este trabajo es que permita su integración en una arquitectura IMS facilitando la convergencia de servicios y redes que permite las NGN, a la vez que cumple con los requisitos de las aplicaciones de teleasistencia. Por ello se utiliza una serie de tecnologías y protocolos adecuados en función de los beneficios que puede aportar en el ámbito socio-sanitario en el que se podrá implantar.

2.1. Requisitos de aplicaciones de teleasistencia

El éxito de cualquier solución de teleasistencia depende del nivel de conformidad que tenga con la necesidad real de los actores (pacientes, doctores y cuidadores) involucrados en el modelo de telecuidado. El requisito principal es que las aplicaciones representen de la manera más exacta posible el escenario de interacción entre actores que está presente en un acto médico-asistencial convencional.[12]

Así, los servicios más relevantes para cada uno de los actores son:

• Pacientes: servicios que ofrecen la posibilidad de una comunicación instantánea y el asesoramiento por parte de un profesional cualificado a través de videconferencia y/o contenidos multimedia.

• Cuidadores (Profesionales o informales): Videoconferencia, telemonitorización de signos vitales, coordinación y acceso a otros elementos médicos o sociales (consulta con otros médicos, servicios sociales, etc.)

Estos servicios deben permitir una interacción intuitiva y segura con los usuarios, por ejemplo, a través de

interfaces usables y mecanismos sencillos de comunicación.

2.2. Tecnología de comunicación

El protocolo SIP [7] es un protocolo de control perteneciente a la capa de aplicación que permite crear, modificar y finalizar sesiones interactivas entre uno o más usuarios. En estas sesiones intervienen elementos multimedia como el video, voz, mensajería instantánea, juegos online y realidad virtual. Con SIP se puede invitar a participantes en sesiones ya existentes, añadir, o eliminar, de manera dinámica diferentes tipos de medios (video, audio, etc.). Además permite la redirección de servicios soportando la movilidad del usuario, por lo que éste puede mantener un identificador visible único si importar la red en la que se encuentre.

SIP puede ser utilizado por otros protocolos IETF para construir una arquitectura multimedia completa. Así, SIP puede utilizarse con otros protocolos (RTP, RTSP, SDP, IPv4 o IPv6) para proporcionar servicios multimedia a los usuarios, incluyendo además mecanismos de seguridad como autenticación, encriptación y servicios privativos. De esta manera se convierte en un protocolo altamente recomendable para ofrecer servicios multimedia a una aplicación genérica de teleasistencia.

2.3. Entorno de desarrollo

Como lenguaje de programación de la herramienta se ha escogido JAVA. La elección se debe a la facilidad y flexibilidad que permite la programación orientada a objetos, a las librerías SWING y AWT que permiten un diseño cómodo e intuitivo de interfaces gráficas, y sobre todo, a la interoperabilidad que tiene con otras tecnologías a través de sus API que, en nuestro caso permitirán que la aplicación puede ser integrada en un entorno IMS. Debemos destacar que JAVA permite desarrollar aplicaciones en móviles (J2ME), aplicaciones web (Applets y Servlets) y aplicaciones en escritorio (JRE) [8]. Todas estas características permitirán desarrollar aplicaciones ubicuas e interoperables con otros sistemas lo que resulta apropiado para obtener sistemas de teleasistencia que interactúen con otros sistemas de telemedicina tales como monitorización de constantes vitales, alarmas, etc.

Debido a la necesidad de servicios asistenciales que se ha comentado en la introducción, es necesario reducir el coste de los sistemas implementados para aumentar su implantación. Por ello, es conveniente utilizar tecnologías y aplicaciones basadas en la iniciativa Open Source [9]. Esta iniciativa hace referencia a aplicaciones cuya licencia debe permitir la libre distribución, además de proporcionar el código fuente de la aplicación permitiéndose que ésta se pueda integrar en otras aplicaciones sin ningún tipo de restricción respecto al campo de aplicación, software a integrar o propósito de la aplicación final.

2.4. Cliente SIP

En función de estos requisitos tecnológicos, tras un estudio del arte de los clientes SIP disponibles se decidió

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escoger el cliente SIP Communicator [10] por cumplir con las premisas de Open Source y JAVA. SIP Communicator es una aplicación multiplataforma que implementa un audio/video teléfono IP con mensajería instantánea soportando varios protocolos de comunicación IP. Actualmente está en su primera versión 1.0, y tiene las siguientes características en relación al protocolo SIP:

• Interfaz Gráfica

• Implementación de Jain-SIP [11] que consiste una API de Java que implementa una SIP stack.

• Gestor de usuarios SIP con posibilidad de configurar parámetros de las cuentas (puertos de entrada-salida, direcciones proxy, seguridad en las llamadas).

• Soporte de SIMPLE (Session Initiation Protocol for Instant Messaging and Presence Leveraging Extension) que permite informar sobre la presencia de los contactos que tenga un usuario y proporciona un servicio de mensajería instantánea.

• Videoconferencia SIP con opción de transferencia de llamadas.

3. Resultados

La aplicación de teleasistencia implementada cuenta con varias unidades que corresponden a las siguientes funcionalidades: gestión de contactos, videoconferencia, mensajería y opciones de la herramienta. Según los requisitos especificados anteriormente, la integración de estas unidades en una sola interfaz gráfica permite a los usuarios tener todos los elementos necesarios para establecer un escenario real de un acto médico-asistencial.

Hemos de señalar que dicha aplicación cuenta con dos versiones, una destinada a los profesionales socio-sanitarios que dan soporte a la asistencia de los pacientes (ver Figura 1) y la otra versión destinada a los pacientes. Ambas versiones comparten las unidades definidas anteriormente, aunque específicamente en la gestión de contactos presentan particularidades que se comentarán a continuación.

3.1. Gestión de Contactos

La gestión de contactos está particularizada para el escenario concreto de teleasistencia con la definición de dos listas de contactos para cada usuario. En el caso de los profesionales, una de las listas señala los pacientes a los que ofrece asistencia; y la otra lista señala a la plantilla de profesionales o recursos socio-sanitarios con los que el médico puede comunicarse, o incluso derivar una llamada que tiene establecida con un paciente en un momento determinado. En el caso de los pacientes, una de las listas está destinada al cuadro de profesionales socio-sanitarios que prestan asistencia al paciente; y la otra lista contiene familiares con los que el paciente podría establecer una llamada, ofreciendo así una herramienta de comunicación multimedia que aumenta la interacción social del paciente, y la involucración de la familia en el proceso asistencial.

3.2. Videoconferencia

En la unidad de videoconferencia se gestionan todas las características relacionadas con la llamada establecida entre dos usuarios. El cuadro de llamada indica el usuario al que se quiere llamar. Este usuario debe estar indicado a través de su dirección SIP (usuario@dominio), y existe la opción de introducir de manera manual dicho contacto o de manera automática habiendo seleccionado previamente el contacto en una de las listas.

El video de la llamada establecida se muestra en un panel destinado a tal efecto, una vez el usuario haya presionado el botón “Llamar”. En el panel de llamada se muestra información sobre la misma como el contacto participante, el estado de la llamada y el tiempo de duración de está. Además cuenta varias opciones para cambiar el estado de la llamada como colgar, transferir la llamada a otro contacto; ampliar la videollamada a pantalla completa, pausar la llamada o accionar el “mute” del sonido.

3.3. Mensajería

Permite intercambiar mensajes entre los dos usuarios que participan en la videoconferencia, permitiendo el envío y recepción de mensajes. Es importante señalar que se permite el acceso directo a una web a partir de un “clic” en una dirección url que haya sido recibida. Ofreciendo de esta manera a los profesionales un mecanismo de provisión de contenidos que puedan ser de interés para los pacientes, o incluso para otros profesionales. Además la utilización del protocolo SIP permite la simultaneidad de la mensajería junto con la videoconferencia.

3.4. Opciones

El botón “Opciones” abre un menú que permite configurar distintas opciones de la aplicación, como por ejemplo, configurar la cuenta SIP del usuario registrado que está utilizando la aplicación, avisos para las notificaciones de llamada, recepción de mensajes, etc.; o la configuración de los códecs de video y audio que se utilizan durante la videoconferencia.

4. Conclusiones

Se ha implementado un módulo de comunicaciones síncronas basado en tecnología SIP destinado a aplicaciones de teleasistencia que puedan hacer uso de las funcionalidades de una arquitectura IMS. Esta solución permite establecer sesiones de videoconferencia, intercambiar mensajes y gestionar los contactos del usuario; ofreciendo las funciones elementales de comunicación que requiere una aplicación de teleasistencia.

De esta manera, logramos un avance en el estado del arte de las aplicaciones de teleasistencia, ya que proponemos una aplicación que se puede integrar con una tecnología de comunicaciones emergente como es IMS. Podrá facilitar la tarea de los desarrolladores de estas aplicaciones, ya que podrán hacer uso de los servicios genéricos que IMS ofrece; permitiendo que centren sus esfuerzos más en el usuario (requisitos, interfaces, etc.) de

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estas herramientas que en la implementación tecnológica de las funciones que tendrían.

La aplicación se encuentra en fase desarrollo e integración en un entorno de arquitectura permitirá depurar su funcionamiento y relación con los elementos de dicha arquitectura, para proceder en un futuro a validar la experiencia de usuario en un escenario sanitario.

El protocolo SIP que utiliza la aplicación para establecerlas sesiones de comunicación posibilita que ésta pueda ser fácilmente integrable en una arquitectura IMS, dando soporte a los beneficios de interoperabilidad y convergencia que ofrecen las redes de nueva generación. Además, el protocolo SIP aporta una escaplicación para su expansión con nuevas funcionalidades como por ejemplo, la implementación de una lista de espera basada en la presencia de los contactos gracias al protocolo SIMPLE que utiliza SIP.

El trabajo futuro se centrará en la defifuncionalidades de comunicación con historia clínica electrónica, recepción de datos procedentes de dispositivos de monitorización, y protocolos de actuación frente a alarmas en situaciones de emergencia o riesgo.

Agradecimientos Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el Proyecto AmIVital subvencionado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) perteneciente al Ministerio de Ciencia e Innovación de España.

Referencias [1] “The 2008 Revision Population Data

Division, UN, 2008.

Figura 1. Captura de pantalla de aplicación de teleasistencia

estas herramientas que en la implementación tecnológica de las funciones que tendrían.

La aplicación se encuentra en fase desarrollo e integración en un entorno de arquitectura IMS simulado. Éste permitirá depurar su funcionamiento y relación con los elementos de dicha arquitectura, para proceder en un futuro a validar la experiencia de usuario en un escenario

El protocolo SIP que utiliza la aplicación para establecer las sesiones de comunicación posibilita que ésta pueda ser fácilmente integrable en una arquitectura IMS, dando soporte a los beneficios de interoperabilidad y convergencia que ofrecen las redes de nueva generación. Además, el protocolo SIP aporta una escalabilidad a la aplicación para su expansión con nuevas funcionalidades como por ejemplo, la implementación de una lista de espera basada en la presencia de los contactos gracias al protocolo SIMPLE que utiliza SIP.

El trabajo futuro se centrará en la definición de funcionalidades de comunicación con historia clínica electrónica, recepción de datos procedentes de dispositivos de monitorización, y protocolos de actuación frente a alarmas en situaciones de emergencia o riesgo.

sido financiado parcialmente por el [14] CENIT 2007-1010

subvencionado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) perteneciente al Ministerio de Ciencia e Innovación de España.

Revision Population Database”, Population

Captura de pantalla de aplicación de teleasistencia

[2] Página Web de American Telecarehttp://www.americantelecare.com/prod_main.html

[3] Página Web de Tunstall Ibérica (última visita Juniohttp://www.tunstall.es/es/index.htm

[4] Página Web de Cordis:ICT:Programe:Challenge 7 visita Junio 09): http://cordis.europa.eu/fp7/ict/programme/challenge7_en.html

[5] “General overview of NGN”. ITU

[6] Ramón Jesús Millán Tejedor. “IP Multimedia Subsystem. Convergencia total en IMS”. Comunicaciones World, nº 214, IDG Communications S.A, 2006.

[7] Rosenberg J., Schulzrinne H. “SIP: Session Initiation Protocol”, RFC 3261, RFC Editor, 2002

[8] Arnold K. “The Java programming language”, Wesley, 2006, (ISBN: 03210349806)

[9] Open Source initiative 2001. “The openPágina web de Open Source (última visita Junio 09): http://www.opensource.org/docs/definition.html

[10] Página web de SIPCommunicator http://sip-communicator.org/

[11] M. Ranfanathan, P. O’Doherty, “ jainSIP Signaling”, Jain SIP web page https://jain-sip.dev.java.net/

[12] Cruz-Martín E., Árbol-Perez Luis P. “The teleassistance platform: an innovative technological solution to faceageing population problem”, Proceedings of the 6International Conference of the International Society for Gerontechnology, 2008

[13] Ericsson WhitePaper “Ericsson IMS and Convergence Story”, Oct. 2006

[14] Web Proyecto AmIVital (última visita Junio 09)http://www.amivital.es/

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ageing population problem”, Proceedings of the 6th International Conference of the International Society for

Ericsson WhitePaper “Ericsson IMS and Convergence

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