???? 醫院信息化起步,網絡建設是關鍵。隨著醫院信息化的不斷深入,各信息系統融會貫通,網絡承載由單業務承載轉化為多業務統一承載。醫院各種核心業務應用系統都運行在同一張IP基礎網絡上,如:醫院管理信息系統(HMIS)、臨床信息系統(CIS)、醫療影像存檔與通訊系統(PACS)、電子病歷(EMR)等,這些關鍵業務系統涉及患者的生命、健康和財產安全,影響醫院的核心競爭力和收入。因此,醫院網絡的可靠性和安全性尤為重要。移動醫療可以幫助醫院提升工作效率,減少醫療事故的發生,而無線網絡作為移動醫療的應用基礎,也是當前醫院的的建設熱點。中小醫院資金量有限,網絡建設不大可能一步到位,網絡必須具備可擴展性,滿足現有業務擴容及新業務上線,保護醫院投資。因此,網絡建設中要在控制成本的前提下重點考慮可靠性、安全性、擴展性等關鍵指標。
新時代醫院,新的網絡需求
- 什么樣的網絡才能滿足中小醫院各種業務信息系統的需求呢?讓我們先從中小醫院主要的應用系統來分析。從醫院信息化整體上來看,主要分為三個方面:醫院管理信息系統(HMIS)、臨床信息系統(CIS)、移動醫療和遠程醫療:
- 醫院管理信息系統(HMIS)
- 又稱為管理信息系統(HIS),主要分為:門、急診掛號子系統;門、急診病人管理及計價收費子系統;住院病人管理子系統;藥庫、藥房管理子系統;病案管理子系統;醫療統計子系統等。這類系統應用主要特征是:以文字、簡單圖形信息為主;通常數據流量不大,個別子系統短時間數據突發量較大(如門診業務系統);對病人病歷、檢查和檢驗結果,藥房劃價系統數據訪問頻繁;涉及到財務信息及患者個人信息等,因此對網絡的穩定性、實時性、安全性以及數據突發處理能力和服務保障能力要求比較高。
- 臨床信息系統(CIS)
- 主要有:住院病人醫囑處理子系統;護理信息系統;門診醫生工作站系統;臨床實驗室檢查報告子系統;醫學影像診斷報告處理系統;放射科信息管理系統;病理卡片管理及病理科信息系統等。此類應用主要以圖形、圖像為主,數據量大,對網絡的穩定性和帶寬要求高。
- 移動醫療
- 醫院使用智能終端,結合無線傳輸技術,開展各類移動醫療應用,主要包括:無線查房,無線護理,無線輸液和無線定位等應用,此類業務要求在移動過程中可持續訪問,并保證移動PACS等大數據量業務的正常開展,對無線網絡的訴求為信號全面覆蓋,漫游不中斷,高性能,同時由于無線電波暴露在空氣中,無線網絡安全也需要重點考慮。
- 遠程醫療
- 不僅需要傳送高清晰視頻,同時需要傳送高質量的語音和數據,另外涉及對外互聯,這需要網絡具有高性能、高安全、多業務QoS保障能力。
中小型醫院網絡規模雖然不如大型醫院龐大,但業務種類跟大醫院相差無幾,且信息點數量也有幾百個,網絡覆蓋范圍包括醫生診室、辦公室、掛號部門、門診部、藥品管理部、財務部、住院部及后勤保障部等,并且隨著網絡應用的豐富和醫療業務的擴展,網絡規模不斷擴大。對內承載各個醫療信息化應用系統的視頻、語音及數據業務以及公共數據共享互訪;對外涉及兄弟醫院、醫保系統及公共衛生平臺等對接互訪。網絡逐步融合和開放,不可避免地加劇了網絡通信的風險,網絡的安全性要求不言而喻。 具體到網絡系統設計需要從以下幾點考慮:
- 高速、可靠性
- 高速的骨干網絡是醫院各部門、各應用系統間數據快速傳送和無阻塞交換的前提。可靠性設計包括:設備關鍵部件冗余、鏈路冗余、單板可熱插拔;核心匯聚均采用高效、負載均衡的雙機備份;交換機集群、堆疊技術,不但提供網絡可靠性,而且還減化網絡架構。
- 可擴展性
- 采用分層的網絡設計,核心層、匯聚層設備均需具備靈活的擴展能力,支持有線無線一體化,為未來網絡容量和業務擴張奠定基礎。
- 安全性
- 醫院網絡涉及財務、患者、醫療等重要信息,安全性是網絡建設的關鍵。它包括物理空間的安全控制及網絡的安全控制,需要有完整的安全策略控制體系來保障網絡的安全。
- 完善的QoS保障
- 統一網絡同時承載視頻、語音及多種關鍵業務數據,需要有完善的QoS機制保障各業務服務質量及用戶體驗。
- 可維護、可管理性
- 網絡可管理性是保證醫院網絡正常運行的基礎,應提供低成本、簡單有效的網管系統,同時具備IT設備的管理能力。
建設高可靠,平滑演進,易運維的中小醫院網絡
隨著計算機信息應用技術的發展以及醫院信息化的不斷推進,越來越多的醫療網絡應用推廣到臨床實踐中,任何網絡故障都有可能帶來嚴重后果,網絡的好壞直接影響醫院的經濟效益和聲譽。因此,網絡的可用性和可靠性是醫院網絡建設首要關注點。醫院無線化已經成為當前主要趨勢,醫院網絡應該考慮如何對無線網絡進行平滑演進。華為公司憑借強大的技術積累,針對中小醫院網絡自身特點和應用需求,考慮到其規模、建設成本以及技術人員匱乏等特點,推出一套高可靠,平滑演進和易運維的網絡解決方案。
本網絡方案主要針對醫院內部業務網絡,外網業務相對簡單,不在本方案中獨立介紹。中型醫院:
- 分散的職能部門位于不同樓宇,每樓宇設立接入層和匯聚層,不同樓宇匯聚層交換機與中心大樓的核心層交換機相連,形成接入、匯聚和核心的三層網絡結構。整體上,網絡結構層次清晰,擴展性強。網絡架構如圖所示:
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小型醫院:
- 部門相對較集中,樓宇較少,可采用二層架構直接進行組網,既經濟又簡化組網的復雜性,降低維護難度。網絡架構如圖所示:
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核心層
網絡核心層部署在醫院中心機房,承接醫院網絡上所有業務流量,提供線速交換、路由轉發等功能。各個業務匯聚點和服務器群倚靠核心層提供連接和業務交換,因此核心網絡必須具備以下特征:
網絡冗余保證高可靠性、兼備多業務高速處理轉發能力 支持高密40G、10G、GE接口卡,便于后續網絡擴容 路由收斂快,避免因鏈路故障導致路由震蕩影響正常業務 支持大容量堆疊組網,簡化網絡、降低配置復雜性 智能流量負載均衡,提升服務器利用率,保證業務不中斷 網絡核心層推薦選用華為針對下一代園區核心而專門設計開發的敏捷交換機S12700,采用雙機負載分擔方式組網,充分發揮設備性能。該產品基于華為公司首款以太網絡處理器ENP,支持CSS2高可靠技術,內置隨板WLAN AC無線局域網接入控制器,實現無線網絡平滑演進,支持SVF超級虛擬交換網,提供精細化的用戶和業務管理,有效簡化醫院運維工作。
S12700采用源自華為高端核心路由器已廣泛成熟使用的背靠背集群 ,在繼承CSS交換網集群技術的基礎上,創新推出CSS2第二代集群交換機系統,即CSS2交換網硬件集群。下圖顯示華為CSS2硬件集群技術和業界軟件接口板集群技術的實現區別:
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采用華為交換機CSS2交換網硬件集群技術,能夠極大的提升醫院核心網絡可靠性。CSS2采用交換網硬件通道互聯,集群系統的控制報文和數據報文不需要經由業務板卡轉發,而是直接通過交換網一次轉發。相對于傳統業務口集群而言,不僅減少了軟件故障可能帶來的干擾,降低了板卡故障帶來的風險,在時延上也大大縮減。CSS2創新支持主控1+N備份,集群系統中只要保證任意一框的一個主控板運行正常,集群系統不會分裂,多框業務即可穩定運行。相對于傳統業務口集群系統,每個框至少要有一塊主控單元運行正常的限制,進一步提高了集群系統的可靠性。
華為S12700為醫院支持無線網絡提供了一種低成本,可平滑擴展的方案。首先,S12700提供隨板AC功能,業務板除了能轉發傳統有線業務,還能作為AC轉發無線業務,也就是說S12700實現了有線無線深度融合,默認提供AC功能,將來部署無線AP時,核心網絡不做任何變化,無需新增額外設備,只要按需購買對應的無線license即可;其次,S12700的隨板AC的性能是傳統AC的一百倍,支持4K個AP,意味著將來醫院無線網絡由區域覆蓋到全院覆蓋,甚至多個分院的覆蓋都能輕松支持;最后,S12700采用了全可編程的ENP芯片,能夠通過軟件升級的方式來快速支持最新的網絡協議,解決了傳統設備需要通過替換硬件才能支持最新協議的問題。
華為S12700支持SVF超級虛擬交換網,可以極大的減輕醫院網絡運維難度。首先,S12700創新地實現了有線無線采用相同的協議進行管理,使得交換機就像AP一樣即插即用,降低了醫院網絡部署難度;其次,交換機和AP采用相同的策略配置模板,管理員只需要配置一套策略即可,解決了傳統網絡中,有線無線需要分別配置網絡策略的問題;最后,傳統的虛擬化技術只能將多個交換機虛擬化成一臺設備,對無線AP還必須單獨管理,而華為S12700可以將醫院里面所有的交換機和AP都虛擬化成一臺設備,使得管理一個醫院的網絡就像管理一臺設備一樣簡單。
匯聚層
匯聚層是本地接入層的邏輯中心,匯聚所有本地接入網絡流量,為本地提供不同VLAN間路由交換功能,因此,匯聚層設備的性能和穩定性要比接入層設備更高;作為邏輯中心也起到隔離接入層與核心層作用,避免接入層網絡故障對核心層產生直接影響。 在中小醫院網絡應用中,根據匯聚層業務流量、業務特點來選擇不同處理能力的匯聚層設備。如圖像存檔通信系統PACS是醫院用來處理彩超、CT等圖像應用系統,因數據處理量比較大,適宜選擇較高處理能力的設備,推薦采用S7700配置交換網硬件集群,上行雙10GE鏈路分別歸屬到兩臺核心交換機做到鏈路冗余備份,確保高可靠性。接入層
接入層為邊緣設備,為各種用戶終端提供網絡接入與控制,并根據業務特征執行相應QoS策略。隨著諸如IP電話、無線AP的廣泛應用,PoE特性是接入交換機不可缺少的功能。在接入層一般要規劃VLAN,使用VLAN的目的在于:
隔離廣播域 沒有VLAN的二層網絡是一個大的廣播域,廣播報文會發送到域內每個端口,二層網絡越大廣播報文越多,帶寬占用越嚴重。利用VLAN可以把廣播域縮小到VLAN內(即一個VLAN是一個廣播域),有效地把廣播信息控制在VLAN內,提高鏈路的利用率和網絡安全的同時,簡化了網絡管理。 業務和用戶的隔離 使用VLAN后,屬于不同VLAN的用戶和業務的數據流是隔離的,不可互訪,提高了業務和網絡的安全性。 VLAN可以提高用戶接入的靈活性VLAN通常是在一個局域網中的多臺交換機上規劃和配置的,用戶的接入不局限于某臺交換機,無論用戶接入到哪臺交換機,只要屬于原來同一個VLAN,則相應的應用不發生變化,提高了用戶移動接入的靈活性。
隨著業務的擴大,需要增加設備進行擴容,加大了設備間互相連接、配置和管理復雜度和工作難度,堆疊技術可以解決這個難題。華為接入匯聚系列交換機支持“iStack”堆疊技術,就是將多臺設備通過堆疊口連接起來形成一臺虛擬的邏輯設備。多臺設備堆疊成一臺設備后,從功能和管理方面,都可以作為一臺設備來看待。華為的iStack堆疊技術處理有如下的優勢: 簡化管理、簡化網絡運行 簡化網絡拓撲、無復雜保護協議STP等。iStack 形成的虛擬設備中運行的各種控制協議也是作為單一設備統一運行的,例如路由協議會作為單一設備統一計算。這樣省去了設備間大量協議報文的交互,簡化了網絡運行,縮短了網絡動蕩時的收斂時間。 強大的網絡擴展能力 通過增加成員設備,可以輕松自如的擴展堆疊系統的端口數、帶寬和處理能力。拓撲、鏈路改動小。 高可靠性、高性能快速路由收斂,跨設備鏈路聚合;設備級的1:N 備份,堆疊的業務不中斷。
iStack 技術能夠通過多個單機設備的堆疊,輕易的將設備的交換能力、用戶端口的密度擴大數倍,達到虛擬框式設備能力。出口路由器
醫院網絡出口路由器提供統一的外網連接業務,避免各部門各自建立獨立的連接,有利于管理的同時節省投資。看病就醫涉及付款和醫保劃帳,需要醫院網絡與醫保系統通過專線或VPN對接;遠程醫療、遠程教學需要出口路由器提供各種VPN的連接。推薦選用華為AR G3系列中的AR3200/AR2200路由器。AR G3是華為第三代AR路由器,采用多核處理器分布式交換網架構,性能是業界同類產品的2倍;集成路由器、交換、防火墻、語音、無線AP、AC、VPN和3G上行功能于一體;可提供PON、GE/FE、xDSL、E1等多種接入方式;支持PoE接入;支持板卡熱插拔;組網靈活、適合各類場景部署。下一代防火墻
醫院的內網和醫療專網網需要安全隔離,防止來自外部的病毒,攻擊等影響醫院的正常業務。華為供下一代防火墻USG6000,具有如下優勢:
強大的應用識別能力 6000+應用識別:識別主流企業網應用,應用快速自定義,基于應用的QoS。 電信級可靠性 國內業界獨家IPSEC VPN雙機熱備份,電信級99.999%可靠性。 唯一進入Gartner企業防火墻魔術象限的國內廠商 華為是唯一進入gartner 企業防火墻魔術象限的國內廠商,第一梯隊安全廠商。 安全云中心 2500+專業安全研發人員,在全球多個國家建有蜜罐系統,形成覆蓋全球的蜜網,監測帶寬超過17000G。支持國密卡。eSight網管
eSight網絡管理系統是華為根據行業網絡設備多廠家、多種類以及維護專員技術不高等特點專門定制的網絡管理系統。不但可為醫院提供多廠家IP設備管理,還可提供打印機、復印機等IT設備的管理。eSight無需專用的服務器及客戶端軟件,可提供可視化業務管理,降低了投資成本且簡化了安裝維護。此外,對火警,盜警等安防檢測,醫院傳統做法主要是通常的閃燈,聲音報警等手段,如何能夠將各種報警信息匯總到統一管理平臺,以便進行靈活處理?華為eSight可用來提供輔助智能樓宇安防監控,如下圖所示:![]()
此方案特色:不增加成本的情況下,通過網絡設備監控口,實現安防告警信息IP化,靈活處理告警。在觸發聲光告警的同時,短信及時通知安防人員;與IP視頻監控聯動,實現統一安防;網絡管理平臺通過上報告警的網絡設備判斷告警位置,切換視頻監控查看現場狀態,指揮救援。建設無線網,提升醫院服務和品牌
無線網絡實現各終端設備移動接入,組網靈活,有效解決有線布線難的問題,降低布線工程成本,同時提高就醫人員的感受,提升醫院服務效率和水平。根據各醫院的實際部署需求,中小醫院可采用集中式的瘦AP架構,便于集中管理、集中認證和實施安全策略。無線接入功能由AP和AC共同完成:AC完成網絡具有重要意義的功能,例如移動管理、身份驗證、VLAN劃分、射頻資源管理、無線IDS(Intrusion Detection Systems)和數據包轉發等。AP完成無線空口的控制,例如無線信號發射與探測響應、數據加密解密、數據傳輸確認、空口數據優先級管理等。組網如下圖所示:
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醫院開展移動醫療,對無線網絡的主要訴求是信號全面覆蓋、保證業務不中斷和無線網絡的安全性。華為有針對性的提出如下解決方案:
- 全面無線覆蓋,保證業務持續性
無線網絡的覆蓋效果和具體項目實施有很大關系,不同于有線網絡,低質量的無線規劃可能導致無線網絡的不可用。華為通過專業的智能網絡規劃工具,能夠方便的根據醫院實際場景進行最優網絡規劃,減少無線干擾,幫助醫院實現無線信號的全面覆蓋。
針對醫院不同場景的需求,華為提供室內放裝型AP,智能分布式AP和室外AP來滿足醫院的無線網絡覆蓋需求。醫院病房常見的衛生間問題是導致移動應用中斷的主要原因,華為智能分布式AP通過天線入室來解決衛生間問題,可以支持6個病房的雙頻無線覆蓋,支持12個病房的單頻無線覆蓋,滿足醫院病房的特殊需求。
- 情景感知的無線網絡,實現精細化管控
無線網絡需要承載多種移動醫療業務,包括無線查房,無線護理,無線輸液和無線定位等業務,當前無線網絡主要是面對醫護人員開放,將來的發展趨勢是無線網絡也會對病患開放,包括對病患提供免費上網,IPTV訪問,院內導航等。
不同的人員(醫護,病患)使用不同的設備(PDA,PAD等)在不同的場景下應該有不同的接入和訪問控制策略,面對醫院這種復雜的安全場景,華為提出了基于情景感知的5W1H(Who、Whose、What、Where、When、How)方案,可以實現基于用戶,智能終端,業務,接入位置和時間段來提供不同的Qos保證和更多訪問控制策略,滿足醫護和病患的復雜訪問控制需求,實現了對用戶和業務的精細化管控。
- 豐富的AC和AP設備
華為可以提供豐富的AC和AP設備,從路由AC一體的輕量型AC,到單獨盒式AC,到核心交換機插卡的大容量 AC,再到第三代隨板T-bit AC,匹配了不同醫院規模的需要。華為第三代隨板是基于華為創新的以太網絡處理器ENP實現,AC無需單獨購買,實現有線無線一體化,相對傳統AC性能提升100倍,支持4K AP,滿足各類移動醫療及視頻應用性能需求,充分保證無線信號全面覆蓋,有效降低建設和維護成本。
華為提供基于802.11a/b/g/n/ac標準單頻、雙頻、室內放裝型、室內智能分布型、室外型等多種AP,滿足醫院的各種組網需求。
客戶價值
- 從設備到網絡的高可靠性設計,保證醫院業務穩定,運行無憂。
- 分層次的網絡設計,高密度板卡和端口,讓業務擴展更容易,保護醫院投資。
- 網絡可視化維護和管理,降低維護復雜度,提升IT人員工作效率。
- 綠色,節能環保設備,降低醫院TCO。