基于5G端到端的传染病密切接触者追踪系统与方法

摘要

本发明提供了一种基于5G端到端的传染病密切接触者追踪系统与方法，属于5G通信技术领域。其技术方案为：包括相互连接且形成数据通路的服务器，5G核心网，5G基站，5G终端，服务器用于存储密切接触者的追踪结果和提供数据加密密钥；5G核心网是指5G独立组网模式下的核心网；5G基站是指可实现受控端到端技术的5G基站；5G终端是指可实现端到端技术的终端。本发明的有益效果为：本发明可以实现人员近距离接触后就记录并上报，在疫情发生时，或终端持有者传染病检测阳性时，实现精准且迅速的传染病密切接触者的追踪。在目前研究中，距离小于2m时间大于10s完全可以认定为密切接触者。

说明书

技术领域

本发明涉及5G通信技术领域，尤其涉及基于5G端到端的传染病密切接触者追踪系统与方法。

背景技术

在具有强力传染性病毒或疾病爆发的情况下，密切接触者的追踪成为阻断传播的重要手段。现阶段对于密切接触者以及次密切接触者的追踪采用以下三种方式：

1.健康码

健康码可以协助社区、企业、学校等做好管理及控制等重点工作。在防控和复产复工中，健康码可以实现高效率的人员流动管理，在办公楼、商场、地铁、火车站等人流密集的地点提高过检效率，避免过多的人员接触和聚集，可以记录健康码持有者到过哪里，并不一定存在身体接触与近距离接触。

2.传统流行病学调查

以新型冠状病毒为例，靠询问核酸检测阳性人员的回忆，回忆14天内到过的地方，但是不能完全精确到分钟，只能确认到达过某些地方，具体接触的人员不明，因此采用凡是到达过该地区的人员集中隔离，以及在一定区域内实施全员核酸检测，在此过程中可能会出现交叉感然的情况，造成疫情的进一步扩散。

3.监控回放

监控回放的追踪费时费力，需要调取相关人员的路线且可能存在盲区。

综上所述，急需一种改善健康码和监控回放对于密切接触者追踪的弊端，以做到精准防控的技术手段。

发明内容

本发明的是提供一种使用5G端到端通信技术的密切接触者追踪系统及方法，以解决现有流调方法准确性不足的问题，使相关人员的追踪更加精准高效。

为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种基于5G端到端的传染病密切接触者追踪系统，包括相互连接且形成数据通路的服务器，5G核心网，5G基站，5G终端，

所述服务器用于存储密切接触者的追踪结果和提供数据加密密钥；

所述5G核心网是指5G独立组网模式下的核心网；

所述5G基站是指可实现受控端到端技术的5G基站；

所述5G终端是指可实现端到端技术的终端。

一种基于5G端到端的传染病密切接触者追踪方法，使用所述的传染病密切接触者追踪系统，包括步骤，

S1、5G终端进行信息收集，并与服务器进行通信；

S2、所述5G终端与5G基站进行通信，5G基站根据范围内所有5G终端的通信结果进行密切接触者判定流程；

S3、所述5G基站向覆盖范围内的5G终端发送信息；

S4、所述5G终端对所述S3中5G基站的信息并作出响应；

S5、所述5G基站向覆盖范围内的5G终端发送两两直连消息；

S6、所述5G终端收到直连消息后，进行身份认证；

S7、所述S6的身份认证通过后，所述5G终端判断与直连终端之间的距离和接触时间，并将判定结果发送给服务器，服务器进行信息存储。

优选为，所述步骤S1具体为，用户通过所述5G终端上的APP授权收集信息，同时向服务器申请公钥加密的密钥，服务器收到申请后将公钥发送给该5G终端，5G终端收到后存储起来以备使用。

优选为，所述步骤S2具体为，所述5G终端与5G基站数据连接，5G基站开始监测服务小区内5G终端的数量，如果数量大于两个则开始进行密切接触者检查。

优选为，所述步骤S3中，5G基站向5G终端发送的信息为授权查询信息；

所述步骤S4具体为，所述5G终端收到S3中5G基站发送的查询信息命令后检查是否有授权信息以及公钥加密密钥；如果有则向5G基站回复有授权信息，并转入步骤S5；如果没有授权信息则向5G基站回复没有授权信息。

优选为，所述步骤S5具体为，所述5G基站收到授权信息后，开始向覆盖范围内拥有授权的5G终端按照顺序发送两两直连消息；

在同一SSB覆盖范围内以距离5G基站近的5G终端为终端一，以距离5G基站远的5G终端为终端二；

所述5G基站向终端一发送端到端连接的搜索命令，向终端二发送端到端连接的搜索命令。一个波束内有多个终端，一个波束的覆盖范围是一个很小的扇形区域。

优选为，所述步骤S5中，所述5G基站向5G终端发送信息的顺序为，首先从同一个SSB的5G终端，之后再连接相邻SSB的5G终端，跨SSB的终端则不使用该方法；

所述直连消息包括所在小区ID，SSB ID和直连序号组成。

优选为，所述步骤S6具体为，所述5G终端收到直连消息后，5G终端回复一个收到端到端连接的消息给基站，随后5G终端进行4次握手身份认证。

优选为，所述步骤S6中，5G终端身份认证具体为，

S601、终端一收到端到端直连的搜索命令后，向四周发散SSB ID和直连序号；

S602、终端二收到对应的直连序号后，向对方发送一个随机序列，序列的长度为1024；

S603、终端一收到所述随机序列后使用密钥进行加密，该密钥由5G根密钥和直连序号异或得到，加密后发送给对方；

S604、终端二收到后进行解密并验证序列是否正确，如果正确则回复一个ACK；

S605、终端一收到ACK后开始留出对应的频谱空间以及定向的发送信息。

优选为，所述步骤S7具体为，身份认证通过后，终端一开始检测参考信号强度，根据信号强度计算其与终端二的距离，如果距离小于2米且接触时间超过10s则认为是密切接触者，随后终端一给服务器发送密切接触者信息。

优选为，所述步骤S7中密切接触者信息由所述终端一与终端二对应用户的身份证号组成，并使用对应的密钥加密来保证信息传输的安全性；

所述服务器收到密切接触者信息后通过私钥进行解密，得到一对密切接触者的信息并存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明可以实现人员近距离接触后就记录并上报，在疫情发生时，或终端持有者传染病检测阳性时，实现精准且迅速的传染病密切接触者的追踪。在目前研究中，距离小于2m时间大于10s完全可以认定为密切接触者。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例的系统框图。

图2为本发明实施例的方法流程图。

图3为本发明实施例的密切接触者数据结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参见图1与图2，本发明提供其技术方案为基于5G端到端的传染病密切接触者追踪系统与方法，基本功能

基于5G端到端的传染病密切接触者追踪系统主要由服务器，5G核心网，5G基站，5G终端组成。服务器其主要目的是存储密切接触者的追踪结果和提供数据加密密钥；5G核心网是指5G独立组网模式下的核心网；5G基站是指能够实现受控端到端通信技术的5G基站；5G终端是指能够实现端到端通信技术的终端。

基于5G端到端的传染病密切接触者追踪方法，主要使用5G端到端通信技术，其主要步骤如下：

第一步，用户通过5G终端上的APP授权收集信息权限，同时向服务器申请公钥加密的密钥，服务器收到申请后将公钥发送给该终端，5G终端收到后存储起来以备使用。

第二步，5G终端连接5G基站，随后基站开始监测服务小区内5G终端的数量，如果数量大于两个则开始进行密切接触者检查。

第三步，密切接触者检查开始后5G基站向覆盖范围内的5G终端发送授权查询信息，5G终端收到查询命令后检查是否有授权信息以及公钥加密密钥；如果有则向5G基站回复有授权信息；如果没有授权信息则向5G基站回复没有授权信息。

第四步，5G基站收到授权信息后，开始向覆盖范围内拥有授权的5G终端发送两两直连消息，其发送顺序从同一个SSB的5G终端开始，之后再连接相邻SSB的5G终端，跨SSB的终端则不使用该方法。SSB为5G时频同步的重要部分，它主要由PSS、SSS和PBCH组成，其在时域上为4个OFDM符号，其种PSS和SSS是用来对齐时隙的，PBCH为广播信道，携带有小区信息以及一些下行信道的配置等信息。此外由于5G频率高，每个波束的覆盖范围有限，所以一个小区需要多个波束进行覆盖，通过波束扫描的方式向各个方向发送一个SSB，终端会选择信号最好的那个SSB进行连接。发送的两两直连消息包括所在小区ID，SSB ID和直连序号。以距离5G基站近的5G终端为终端一，向终端一发送端到端连接的搜索命令，以距离5G基站远的5G终端为终端二，向终端二发送端到端连接的接收命令。

第五步，5G终端收到直连消息后，5G终端回复一个收到端到端连接的消息，随后进行4次握手身份认证，首先终端一收到端到端直连的搜索命令后，向四周发散SSB ID和直连序号。其次，终端二收到对应的直连序号后，向对方发送一个COOKI包，即长度为1024的随机序列。之后，终端一收到COOKI包后使用密钥进行加密加，该密钥由5G根密钥和直连序号异或得到，加密后发送给对方。接着，终端二收到后进行解密并验证是否正确，如果正确则回复一个ACK。最后，终端一收到ACK后开始留出对应的频谱空间以及定向的发送信息。

第六步，身份认证通过后，终端一开始检测参考信号强度，并使用5G链路损耗模型计算两终端的距离，如果距离小于2米且接触时间超过10s则认为是密切接触者，随后终端一给服务器发送密切接触者信息。密切接触者信息由两人的身份证号组成，并使用对应的密钥加密来保证信息传输的安全性。

第七步，服务器收到密切接触者信息后通过私钥进行解密，得到一对密切接触者的信息并存储。

实施例2

参见图3，在实施例1的基础上，密切接触者信息的数据结构，其一共包括60个字节，其中14个字节为时间，36个字节为双方的身份证号，8字节为基站PCI信息以标记位置，2字节为CRC校验码提供纠错检错能力。

实施例3

在上述实施例的基础上，两两端到端策略为，5G基站首先监测覆盖小区内5G终端的数量，如果大于等于两个则开始进行密切接触者的追踪与认定；

5G基站首先测量一个SSB内所有5G终端距离基站的距离，随后开始由近及远的查询5G终端的授权信息，接着开始由近及远的发送两两直连消息，其中在5G终端大于两个时，第一次测量完成后，总是让距离远的那个5G终端完成下次测量。之后向相邻SSB内的5G终端发送两两直连消息。

SSB包含下行同步的必要信息，包括PSS、SSS和PBCH，PSS和SSS是用来完成时频同步，PBCH包含MIB信息和其它与SSB传输时间有关的信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。