淺談全光網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療項目中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用摘要:5G?數(shù)據(jù)中心等新基建的部署和產(chǎn)業(yè)整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)一步加速了光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用?本文以某新建醫(yī)院建筑智能化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為例,提出了現(xiàn)代醫(yī)院建筑全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的解決方案,并和傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行較全面的對照比較,分析了全光網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特點及其優(yōu)勢所在,為現(xiàn)代醫(yī)院建筑全光網(wǎng)建設(shè)提供參考和借鑒?關(guān)鍵詞：PON網(wǎng)絡(luò)技術(shù);POL全光網(wǎng)絡(luò);醫(yī)院全光網(wǎng)架構(gòu);無線AP11全光網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展1.1光域技術(shù)1.1.1光交換(交叉)技術(shù)光交換(交叉)技術(shù)主要包括基于分組或者類分組的光交換?基于光波長通路的光交叉?基于光端口的光交叉等技術(shù),其中基于分組或者類分組的光交換技術(shù)近十年沒有取得突破性進(jìn)展,近期公開報道聚焦點偏少,距離普適性商用時間無法預(yù)計?基于光波長通路的光交叉技術(shù)經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段,由最初主要面向兩維可重構(gòu)光分插復(fù)用器(ReconfigurableOpticalAdd-DropMultiplexe,ROADM)結(jié)構(gòu)的波長阻斷?平面波導(dǎo)等技術(shù)演進(jìn)到支持多端口維度的波長選擇開關(guān)(WavelengthSelectiveSwitch,WSS)技術(shù),其中WSS包括微型電子機(jī)械系統(tǒng)(MicroElectroMechanicalSystem,MEMS)?液晶(LiquidCrystal,LC)和硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon,LCoS)3種技術(shù)原理?綜合考慮全光節(jié)點維度?切換時間?靈活柵格支持等特性,基于LCoS的WSS是目前全光交叉節(jié)點的主要技術(shù)[2-3]?1.1.2全光節(jié)點結(jié)構(gòu)全光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu)基于波長通路的光交叉連接目前主要采用WSS器件組合實現(xiàn),基于端口的光交叉連接基于光開關(guān)矩陣實現(xiàn),前者是目前全光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要類型?結(jié)合線路?上下路等不同功能特性需求(如是否考慮方向受限?波長限定?柵格可調(diào)和波長沖突等需求),可構(gòu)成CD(波長無關(guān)?方向無關(guān))?CDC(波長無關(guān)?方向無關(guān)?競爭無關(guān))?CDCF(波長無關(guān)?方向無關(guān)?競爭無關(guān)?靈活柵格)等不同架構(gòu)的ROADM全光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點?1.2管控技術(shù)基于波長交叉的全光網(wǎng)絡(luò)的管控架構(gòu)目前主要有兩種,即基于分布式控制的波長交換光網(wǎng)絡(luò)(WavelengthSwitchedOpticalNetwork,WSON)和基于集中式控制的ROADM光網(wǎng)絡(luò),后者如OpenROADM,主要由美國為主的運營商和設(shè)備商牽頭構(gòu)建的多源協(xié)議(Multi-SourceAgreement,MSA)組織進(jìn)行推動和規(guī)范?另外,國內(nèi)外多個互聯(lián)網(wǎng)巨頭也在牽頭推動基于OpenConfig工作組的YANG模型實現(xiàn)全光線路系統(tǒng)的集中式管控功能?2全光網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療項目的功能分析分析根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)及未來業(yè)務(wù)的發(fā)展分析,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)建成GE/10GE到桌面,100GE骨干的無阻塞網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能需求?(1)高性能高帶寬:醫(yī)院的各種業(yè)務(wù)不斷增多,會出現(xiàn)某個瞬間的業(yè)務(wù)突發(fā)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬需求很大,對設(shè)備性能要求很高,同時影像資料以及后續(xù)的遠(yuǎn)程會診?遠(yuǎn)程學(xué)術(shù)研討等對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求很高?(2)穩(wěn)定可靠:醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是投入運行的信息系統(tǒng)的生命線,門診收費?醫(yī)生工作站?LIS?RIS?PACS等醫(yī)院系統(tǒng)繁多,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需確保各種應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和實時系統(tǒng)的快速響應(yīng)?(3)安全性:確保醫(yī)院內(nèi)部信息安全和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全?(4)高效運維:對于整網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一高效監(jiān)控管理,提高網(wǎng)絡(luò)運維效率?3全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡述3.1POL全光網(wǎng)絡(luò)方案簡述本項目即運用了采納PON技術(shù)的院區(qū)局域網(wǎng)解決方案———全光網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)POL解決方案?在POL組網(wǎng)中,傳統(tǒng)LAN中的匯聚交換機(jī)被OLT替代;水平銅纜被光纖替代;接入交換機(jī)由無源的分光器替代;ONU提供二/三層功能,通過有線或者無線接入醫(yī)療建筑各功能區(qū)的數(shù)據(jù)?語音及視頻等智能化業(yè)務(wù)?通過POL網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),可以為醫(yī)院院區(qū)多業(yè)務(wù)的使用需求提供靈活可控的網(wǎng)絡(luò)接入,為醫(yī)療業(yè)務(wù)提供高速可靠的網(wǎng)絡(luò)帶寬,為運維人員提供便捷智能的運維管理手段,為醫(yī)院園區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供可延續(xù)?可擴(kuò)展?可升級的設(shè)計目標(biāo)?3.2醫(yī)院全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)具體到本醫(yī)院項目智能化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)而言,共設(shè)置三套網(wǎng)絡(luò),即醫(yī)療外網(wǎng)?醫(yī)療內(nèi)網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng),分別設(shè)置三套獨立無源光網(wǎng)絡(luò)?以醫(yī)療外網(wǎng)為例,其POL網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示?圖1醫(yī)院外網(wǎng)拓?fù)鋱D網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)備包括:(1)核心交換機(jī):配置無線控制器功能,滿足有線無線一體化轉(zhuǎn)發(fā);選用高端框式交換機(jī),支持雙主控?獨立交換網(wǎng)板?多電源,保證設(shè)備的高可靠性和后期業(yè)務(wù)擴(kuò)容的平滑演進(jìn)?(2)OLT通過20G鏈路與核心交換機(jī)連接;OLT和ONU通過分光器分光,萬兆光纖互聯(lián);ONU千兆到桌面?(3)無線網(wǎng)絡(luò):所有有線和無線的用戶認(rèn)證均通過認(rèn)證軟件進(jìn)行認(rèn)證,認(rèn)證通過后分配訪問權(quán)限?其中,1)病房區(qū)采用敏分AP方式,每個房間放置1個敏分面板子AP;2)走廊?開闊辦公室?醫(yī)護(hù)站采用普通放裝AP;3)報告廳和大會議室采用高密放裝AP滿足高密用戶場景Wi-Fi接入;(4)DMZ區(qū):出口放置兩臺萬兆防火墻,用于服務(wù)器對外提供訪問的安全防護(hù),放置兩臺WAF設(shè)備,用于WEB訪問防護(hù)?WAF對來自Web應(yīng)用程序客戶端的各類請求進(jìn)行內(nèi)容檢測和驗證,確保其安全性與合法性,對非法的請求予以實時阻斷,從而對各類網(wǎng)站站點進(jìn)行有效防護(hù);(5)管理區(qū):部署1套運維審計系統(tǒng)(堡壘機(jī)),能夠攔截非法訪問和惡意攻擊,對不合法命令進(jìn)行阻斷?過濾掉所有對目標(biāo)設(shè)備的非法訪問行為?(6)網(wǎng)絡(luò)邊界區(qū):放置兩臺防火墻和兩臺入侵防御,用于保護(hù)員工訪問醫(yī)療專網(wǎng)的安全管理(如實時?主動攔截黑客攻擊?蠕蟲?網(wǎng)絡(luò)病毒?后門木馬?DOS等惡意流量,保護(hù)企業(yè)信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)免受侵害,防止操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序損壞或宕機(jī)等)。3.3基于全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)醫(yī)療無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置醫(yī)療業(yè)務(wù)專用無線網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)使醫(yī)護(hù)人員能夠隨時隨地?方便高效地使用無線網(wǎng)絡(luò)開展移動醫(yī)護(hù)業(yè)務(wù),故醫(yī)療建筑需構(gòu)建一個真正可用的?無中斷的無線網(wǎng)絡(luò),滿足移動醫(yī)療的需求,從而促進(jìn)移動醫(yī)護(hù)業(yè)務(wù)全面開展,提高工作效率,推動醫(yī)院的信息化建設(shè)?前文已提到,由于醫(yī)療建筑區(qū)域性及功能需求的不同,無線網(wǎng)絡(luò)分為以下三種:(1)病房區(qū)采用敏分AP方式,每個房間放置1個敏分面板子AP;(2)走廊?開闊辦公室?醫(yī)護(hù)站采用普通放裝AP;(3)報告廳和大會議室采用高密放裝AP滿足高密用戶場景Wi-Fi接入?其中,放裝式AP可根據(jù)設(shè)備參數(shù)及走廊?大空間等局域的布局,合理布置并通過ONU端口接入全光網(wǎng)絡(luò)?而病房區(qū)域需要實現(xiàn)無縫漫游,無線覆蓋,故采用敏分方案實現(xiàn),中心AP通過雙萬兆上行到OLT?中心AP位于各樓層弱電間內(nèi),通過雙萬兆上行到OLT?其可直連24個遠(yuǎn)端接入單元(可彈性擴(kuò)展到48個),無線控制器AC僅管理中心AP,遠(yuǎn)端接入單元免管理?免配置?免License,節(jié)省90%+管理成本?中心AP為醫(yī)療移動業(yè)務(wù)用戶創(chuàng)建獨立的私有漫游域,用戶零切換,業(yè)務(wù)零丟包?4結(jié)束語綜上所述,全光網(wǎng)絡(luò)具備傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所沒有的眾多技術(shù)優(yōu)勢,所以在現(xiàn)代醫(yī)療建筑中,宜采用全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案,從而為智慧醫(yī)療信息化建設(shè)奠定先進(jìn)可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)?參考文獻(xiàn)[1]林俊發(fā),黃丕賽,李旭斌