Прекращение поддержки Windows CE: рекомендации по миграции и поддержанию актуальной версии ОС вашего медицинского устройства

Возможно, вы сталкивались с Windows CE, имея дело с портативным устройством или встроенной системой. WinCE более двадцати лет являлся лидером среди ОС на портативных устройствах.

Первая версия этой операционной системы, выпущенная Microsoft в 1996 году, стала предшественницей мобильной ОС. Она была предназначена для компактных и легких устройств с небольшим объемом памяти и монохромным экраном размером 480х240 пикселей. Будучи похожей на Windows 95, CE была специально разработана для встраиваемых систем.

Изначально Windows CE была операционной системой общего назначения. Но очень скоро выяснилось, что множество устройств, потенциально способных работать с WinCE, требуют обработки в режиме реального времени. Таким образом, следующая версия Windows CE 2.0 уже содержала в своем ядре планировщик реального времени.

Позже Microsoft выпустила новые версии, расширив функционал ОС и сменив ее название на Windows Embedded CE, а затем и на Windows Embedded Compact. С расширением функционала и сферы применения Windows CE нашла применение в автомобилестроении, телекоммуникациях, бытовой электронике, промышленности и решениях для здравоохранения.

Простая среда программирования и доступность исходного кода позволяют создавать кастомизированные операционные системы и модифицировать программное обеспечение под требования оборудования. Кастомизация такой многокомпонентной встраиваемой операционной системы, как WinCE, начинается с использования пакета поддержки платформы, который устанавливает необходимые параметры среды и предоставляет драйверы для обеспечения совместимости ОС с аппаратными средствами.

Последняя версия WinCE (Windows Embedded Compact 2013) представляет собой 32-битную многозадачную и многопоточную операционную систему реального времени, которая предлагает множество возможностей по разумной цене. Она совместима с широким перечнем платформ и предоставляет достаточно компонентов для создания собственных образов ОС с необходимым аппаратным функционалом.

Когда речь заходит о ключевых качествах медицинского оборудования, первое, что приходит на ум, – это простота. Будь то пациенты или персонал, у них не должно возникнуть трудностей при работе с устройством. Второе ключевое качество – надежность, особенно в системах жизнеобеспечения, которые должны работать в режиме реального времени.

WinCE идеально соответствует этим требованиям. Неудивительно, что производители используют ее во всех видах медицинских устройств: от скринингового оборудования, которое просто собирает, записывает и передает данные, до МРТ, рентгеновских аппаратов и других сложных систем.

Почему? Во-первых, Windows CE – это операционная система реального времени. Она гарантирует, что время реакции на любые изменения или команды не будет превышать некоторую малую величину. Функции реального времени необходимы для медицинских изделий III класса. Такие устройства представляют наибольший риск для здоровья и жизни пациентов, поэтому постоянный мониторинг обязателен.

Во-вторых, Windows CE проста с точки зрения программирования. Она поддерживает множество пользовательских интерфейсов, используемых в различном медицинском оборудовании. Для медицинских устройств простота GUI – один из ключевых факторов. Чем проще управлять решением, тем эффективнее оно работает. Также меньше риск того, что персонал сделает что-то не так и тем самым навредит пациенту.

Windows CE также подходит для медицинских изделий с подключением к Wi-Fi. Она поддерживает WPA и WPA2, обеспечивая безопасность Wi-Fi соединений. С помощью CE можно настроить Wi-Fi трансивер под нужды конкретного устройства. Кроме того, ОС предлагает хороший выбор драйверов для разных Wi-Fi трансиверов.

В заключение отметим, что Windows CE отлично подходит для индивидуальных медицинских решений на базе полностью интегрированной платформы.

Все хорошее рано или поздно заканчивается. Старое уступает место новому, лучшему. Пришло время разрабатывать новые и перспективные технологий, поэтому Microsoft прекратила поддержку семейства операционных систем Windows CE.

Окончание жизненного цикла не означает, что Windows CE нельзя использовать в текущих продуктах. Однако обновить систему и получить помощь от специалистов компании теперь нельзя. Начиная с даты окончания срока действия лицензии Microsoft устанавливает ограничения на поддержку и обновления операционной системы.

До полного окончания жизненного цикла операционная система проходит несколько этапов. Жизненный цикл начинается с даты релиза, а через пять лет ОС вступает в основную фазу поддержки. В этот период Microsoft продолжает исправлять баги и обновлять продукт.

Еще через пять лет, когда ПО вступает в период расширенной поддержки, обновления прекращаются, но Microsoft продолжает исправлять баги и выпускать патчи для устранения уязвимости.

Наконец, по окончании периода расширенной поддержки лицензия на ОС становится недоступна, поддержка, обновления и патчи прекращаются. Таким образом, в новом продукте использовать такую операционную систему нельзя.

Более полное представление о прекращении поддержки Windows CE дает официальная информация о жизненном цикле продуктов и служб от Microsoft. Вот даты окончания поддержки версий WinCE:

Очевидно, что без должной технической помощи и регулярных обновлений продукт не будет полнофункциональным, надежным и конкурентоспособным. Более того, серьезно страдает безопасность такого решения. Никто не станет использовать потенциально ненадежное и небезопасное устройство, и это основная причина миграции с Windows CE.

Устаревшее программное обеспечение становится реальной угрозой для бизнеса. Чем меньше поддержки получает ваше ПО, тем больше проблем оно будет вызывать у вас и ваших клиентов. Зачем мигрировать с WinCE?

Самая большая проблема – безопасность. Хакеры не сидят на месте, постоянно ищут уязвимости и придумывают более сложные способы обойти защиту. Даже решения с высоким уровнем защищенности уязвимы к некоторым вредоносным программам. А без должной поддержки со стороны разработчика и регулярных обновлений безопасности программное обеспечение становится особенно уязвимым. Это главная причина перейти с Windows CE на другую ОС.

Когда системы Интернета вещей начали активно применяться в здравоохранении, кибербезопасность стала еще более актуальной проблемой. Подключенные устройства собирают, хранят и передают гигабайты информации о пациентах. И эти данные должны быть надежно защищены. Но с прекращением поддержки операционные системы семейства WinCE больше не могут считаться безопасными.

Другая проблема заключается в том, что без регулярных обновлений устройства теряют эффективность. Технологии развиваются, возможности аппаратных средств растут, а устаревшие решения не могут с ними конкурировать. Продукты Microsoft, вступающие в период расширенной поддержки, не получают обновлений функционала, из-за чего теряют конкурентоспособность.

Регулярные обновления существенно влияют на производительность медицинских устройств, работающих онлайн. Некоторые системы призваны обеспечивать безопасность пациентов. Вот почему так важно не допускать сбоев системы, которые может вызвать неподдерживаемое программное обеспечение.

Рано или поздно любая устаревшая операционная система вызовет проблемы несовместимости. Устаревшие среды не предназначены для поддержки современных программных и аппаратных решений. Запуск приложений или поддержка протоколов на устаревших платформах потребует серьезных усилий.

Как видите, системы, использующие устаревшие программные продукты, неэффективны и уязвимы. Это критически важно для отраслей, в которых от постоянной поддержки и безопасности устройства зависят жизнь и здоровье пользователей. В результате неподдерживаемое программное обеспечение ставит под угрозу соответствие вашего продукта требованиям к медицинским изделиям, перечисленным в IEC 62304 и соответствующем ему российском стандарте ГОСТ IEC 62304-2022. Поэтому переход с Windows CE – это, скорее, необходимость, чем рекомендация.

Прежде чем решать, на какую платформу переходить, нужно обратить внимание на некоторые особенности вашего продукта, а именно:

• размер кода;
  
• архитектура;
  
• языки и технологии;
  
• сторонние библиотеки;
  
• функциональность;
  
• аппаратные требования.
  
  

Чтобы разработать верную стратегию миграции, обязательно учтите эти параметры.

Кроме того, прежде чем переходить с Windows CE, необходимо внимательно изучить все имеющиеся альтернативные ОС. Таким образом, вы сможете выбрать ту, которая отвечает вашим потребностям по всем параметрам. Рассмотрим платформы, которые могут стать достойной альтернативой WinCE, заменить устаревшее программное обеспечение и предложить другие преимущества.

Итак, в соответствии с вашей стратегией миграции вы можете выбрать одно из следующих действий.

Самый простой вариант – остаться на той же платформе. Тогда переход с Windows CE пройдет максимально гладко. Так, вы можете выбрать Windows 10 IoT, которая является преемником Windows CE. Она представлена версиями Windows 10 IoT Core и Windows 10 IoT Enterprise.

Поскольку это проприетарная операционная система, пользователи могут рассчитывать на регулярные обновления, патчи для исправления уязвимости, различные инструменты и общую поддержку. Это особенно важно для медицинских устройств класса IIb, III (в классификации Регламента MDR (ЕС) 2017/745 и ГОСТ 31508-2012) и класса III (классификация FDA), которые часто требуют регулярных обновлений в режиме реального времени.

Microsoft утверждает, что эта версия ОС на базе Windows 10 предназначена для встраиваемых устройств и лучше защищена.

Благодаря технологии миграции CE (контейнер приложений CE), разработанной компанией Microsoft, переход на Windows 10 IoT не вызовет проблем. Подобная технология уже использовалась в Windows Subsystem for Linux. Она позволяет запускать приложения, установленные на Windows CE, в Windows 10 IoT без изменений.

Windows 10 IoT сама по себе не является ОС реального времени, но в сочетании с платформами реального времени она получает соответствующий функционал.

Windows 10 IoT позволяет при разработке медицинских устройств использовать различные облачные решения (на базе Microsoft Azure и подобных облачных сервисов), а также применять технологии компьютерного зрения, машинного обучения и искусственного интеллекта. Эти технологии уже широко используются в медицинских изделиях, и в будущем их роль будет только возрастать.

Говоря о недостатках Windows 10 IoT, следует отметить отсутствие компонента реального времени и ограниченную совместимость платформ. Весьма вероятно, что вам придется приложить немало усилий, чтобы адаптировать эту операционную систему к кастомному устройству – вплоть до его полной переработки.

А вот с портированием приложений со старой платформы особых проблем возникнуть не должно – благодаря вышеупомянутой технологии контейнера приложений Windows CE.

Стоит также упомянуть, что в 2021 г. Microsoft выпустила более новую версию – Windows 11 IoT. Расширенная поддержка Windows 10 IoT Core закончится в 2029 г., а Windows 10 IoT Enterprise – в 2032 г. Поэтому можно сразу же перейти на последнюю версию.

По данным GlobalStats, в октябре 2023 г. Android занимала 69,67% доли мирового рынка мобильных операционных систем. Это неудивительно, поскольку Android является одной из наиболее легко программируемых и гибких операционных систем благодаря своей открытой среде. Это особенно важно для устройств с длительным сроком службы, которым нужна ОС с перспективами на будущее.

Первоначально разработанная как мобильная ОС, Android нашла широкое применение в самых разных устройствах, в том числе во встроенных решениях. Архитектура Android основана на ядре Linux, что позволяет ей максимально эффективно использовать возможности последней.

Android легко программировать; в ОС есть все необходимые API для плавной интеграции с индивидуальными решениями. Она обладает высокой совместимостью, поэтому у вас не возникнет проблем с поиском подходящего аппаратного обеспечения.

Каковы преимущества использования Android в медицинских устройствах? Прежде всего, это безопасность, что крайне важно для медицинских IT-решений. У Android очень удобный пользовательский интерфейс, что также немаловажно для медицинских систем, а простота использования облегчает обучение персонала.

Благодаря популярности и открытому исходному коду Android разработчики могут также рассчитывать на глобальное комьюнити, которое поделится массой примеров кода и окажет своевременную помощь в исправлении ошибок.

Недостаток заключается в том, что Android не является RTOS, из-за чего она не подходит для продуктов, которые должны работать в режиме реального времени. И хотя такой функционал можно реализовать с помощью особых приемов и дополнений, написание Android-приложения реального времени – чрезвычайно сложный и болезненный процесс.

Кроме того, как готовое решение Android подходит только для медицинских устройств класса I. Исходная архитектура Android не предусматривает решения сложных задач. Если проект подразумевает разработку медицинского устройства класса III и требует сложной операционной системы, придется найти опытного разработчика Android, который правильно настроит систему.

Для подобной миграции отлично подходят встроенные ОС Linux. Благодаря доступности и гибкости этой операционной системы с открытым исходным кодом в ее код можно без проблем вносить любые изменения. Все хранится в одном месте, поэтому вы можете легко найти приложение или любое другое программное обеспечение, необходимое для проекта.

Бесплатное распространение – весомый аргумент, если требуется экономичное решение. В то же время можно воспользоваться платными Ubuntu, Red Hat, openSUSE или российскими дистрибутивами Linux, для которых регулярно выпускаются патчи для исправления уязвимости, обновления и модификации.

Сложность и стоимость сертификации устройства будут зависеть от типа выбранного вами дистрибутива Linux. В отличие от устройств, использующих Linux с чисто открытым исходным кодом, изделия с коммерческими дистрибутивами сертифицировать легче – благодаря наличию необходимой документации и поддержки.

Linux широко применяется в медицинских устройствах как простое в программировании ПО с открытым исходным кодом. Эта ОС предлагает варианты как RTOS (ОС реального времени), так и GPOS (ОС общего назначения), так что можно выбрать тот, который лучше всего подходит для конкретного устройства. Впрочем, большинство медицинских устройств работают на ядре Linux, которое используется во встраиваемых системах и имеет функционал реального времени.

Переход на Linux снизит риск несовместимости с аппаратным обеспечением. Поскольку Linux – очень гибкая операционная система, ее можно без проблем портировать и кастомизировать в соответствии с потребностями конкретного проекта.

Эта ОС является очень надежным и безопасным решением, и в одной из наших предыдущих статей мы уже приводили ряд причин выбрать Linux для медицинских устройств.

Linux широко используется в различных медицинских продуктах от класса I до класса III и для классов безопасности медицинского программного обеспечения от A до C в соответствии с классификацией IEC 62304.

Наряду с основными операционными системами, перечисленными выше, существуют и другие коммерческие платформы и ОС с открытым исходным кодом – как RTOS, так и GPOS. Прежде чем углубляться в эту тему, следует разобраться, что важно для вашего устройства.

GPOS подходят для простых устройств, не требующих работы и коммуникации в реальном времени – например, для шлюзов или диагностических устройств (термометры или персональные пульсоксиметры).

Если же разрабатываемое изделие представляет собой сложную систему, от которой требуется работа в режиме реального времени, а любой сбой системы может оказаться фатальным для пользователя, как в некоторых жизненно важных медицинских устройствах, то вам непременно следует выбрать операционную систему реального времени.

Примерами таких коммерческих операционных систем являются VxWorks от Wind River Systems, Integrity от Green Hills Software или Blackberry QNX. Эти ОС часто используются в медицинских устройствах класса III и в качестве программного обеспечения класса C по классификации безопасности программного обеспечения. Такие операционные системы позволяют создавать надежные индивидуальные решения для встроенного медицинского оборудования с жизненно важными функциями.

Основная проблема в данном случае заключается в ограниченной совместимости этих ОС. Миграция, вероятно, потребует полной переработки приложений.

Наконец, можно использовать кастомную операционную систему, разработанную собственными силами. Этот вариант действительно жизнеспособен, если у вас простое приложение или устройство. Однако для этого нужно иметь внутренние ресурсы, достаточно квалифицированные для выполнения такой задачи. Или проект следует передать контрактному разработчику с достаточно глубокими знаниями и опытом в этой области.

Настоящий эксперт способен разработать кастомную операционную систему любого уровня производительности для медицинских устройств класса I–III. Преимущество собственной ОС в том, что она разработана индивидуально под конкретный проект. Все в ваших руках, и вы можете реализовать те же функции, что есть в готовых ОС, и убрать лишние модули. Правда одной из главных проблем, с которыми придется столкнуться при использовании собственной ОС, является ее портативность.

Если у вас нет внутренних ресурсов, сперва составьте бюджет и определите сроки, а затем начинайте искать подрядчика, который осуществит миграцию. Здесь следует положиться на глубокие технические знания и опыт компании, которая поможет выбрать стратегию миграции и предоставит подробную оценку проекта.

Разрабатывая стратегию миграции программного обеспечения, необходимо также продумать вопрос нового аппаратного обеспечения. В идеале стратегии обновления операционной системы и железа должны разрабатываться одновременно.

Наша команда отлично разбирается в самых разных встроенных системах и платформах, которые используются для их разработки, и уже более 9 лет предоставляет услуги по проектированию встроенной электроники и встроенного программного обеспечения. У нас также большой опыт разработки системного ПО, встроенных ОС на базе Linux, разработки ядра и драйверов Linux, драйверов для Android и Windows, а также разработки пакетов поддержки платформ.

Разрабатывая стратегию миграции, также следует решить, какой фреймворк использовать для адаптации существующих приложений к новой платформе. Выбор здесь довольно широк.

Команда КЕДР Solutions предпочитает фреймворк Qt. Это один из лучших фреймворков для кроссплатформенной разработки, признанный сообществом проектировщиков встраиваемых систем. Он совместим практически со всеми популярными операционными системами, включая Windows, Linux, Android, QNX и др.

Преимуществами Qt уже воспользовались ряд производителей медицинского оборудования, и GymnaUniphy – один из них. Компания использовала Windows Embedded CE 6.0 в своем физиотерапевтическом оборудовании, но столкнулась с некоторыми проблемами при разработке программного обеспечения на этой платформе. В их числе ограниченный набор инструментов разработки, отсутствие гибкости и новых функций, устаревание и, наконец, прекращение поддержки WinCE. Мы попросили Йохена Ясперса из GymnaUniphy объяснить, почему они все-таки решили использовать Qt.

Наши специалисты по Qt, Java, .NET и другим платформам помогут вам успешно портировать приложения и интегрировать их в новую ОС.

Еще один важный этап миграции – это тестирование. По завершении портирования следует самым тщательным образом испытать новое программное обеспечение, в том числе приложения и связь, а также аппаратное обеспечение.

Помимо общего тестирования, необходимо также обучить персонал процедурам, ролям и обязанностям системы менеджмента качества. Сотрудникам потребуется время, чтобы привыкнуть к новому пользовательскому интерфейсу или приложению. И это должно учитываться при определении сроков миграции.

Сводя все вышесказанное воедино, отметим, что переход с Windows CE должен включать следующие ключевые шаги в соответствии со стратегией «Планирование, реализация, контроль, корректировка»:

• дать адекватную оценку;
  
• подготовить анализ рисков (включая кибербезопасность);
  
• установить сроки;
  
• распланировать бюджет;
  
• получить техническую поддержку;
  
• скорректировать план разработки;
  
• подготовить план интеграции;
  
• интегрировать новое решение;
  
• протестировать новый продукт (в том числе провести интеграционные и системные тесты);
  
• скорректировать план техобслуживания;
  
• обучить персонал;
  
• повторно протестировать систему.