鄒玉蓉
復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院 信息科,上海200040
我院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改造與實現(xiàn)
鄒玉蓉
復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院 信息科,上海200040
本文對我院計算機網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和需求進行了分析,提出合理的設(shè)計方案并實現(xiàn)。通過網(wǎng)絡(luò)改造,使醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)升級成為雙核心、三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),滿足了醫(yī)院現(xiàn)有各個應(yīng)用系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的需求。同時增強了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性以及可管理性。
醫(yī)院網(wǎng)絡(luò); 網(wǎng)絡(luò)改造; 雙核心 ;三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
現(xiàn)代化醫(yī)院除了醫(yī)療技術(shù)現(xiàn)代化、設(shè)備現(xiàn)代化,信息和管理手段也要現(xiàn)代化[1]。醫(yī)院信息化程度,標(biāo)志著一個醫(yī)院的發(fā)展水平。醫(yī)院信息化發(fā)展的目標(biāo)之一就是整合醫(yī)院的各種資源,為醫(yī)院的醫(yī)療、科研、教學(xué)搭建一個共享平臺[2]。
華山醫(yī)院是一個集醫(yī)療、科研、教學(xué)于一體的三級甲等醫(yī)院,現(xiàn)有核定床位1216張,全院每年門急診就診病人220余萬人次,住院病人4萬余人次。醫(yī)院自2000年上線HIS 系統(tǒng)以來,已陸續(xù)上線了LIS、PACS、RIS 等系統(tǒng)。經(jīng)過前期的信息化建設(shè),建成了基本適應(yīng)醫(yī)院應(yīng)用系統(tǒng)要求的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺。然而,隨著近兩年應(yīng)用系統(tǒng)的快速發(fā)展、用戶數(shù)量的不斷增加、醫(yī)療數(shù)據(jù)的急劇膨脹,現(xiàn)有的醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)顯露出不能更好地適應(yīng)醫(yī)院信息化管理發(fā)展需求的跡象。
隨著醫(yī)療行業(yè)信息化的發(fā)展,為了認真貫徹衛(wèi)生部召開的關(guān)于加快醫(yī)衛(wèi)系統(tǒng)信息化建設(shè)及管理的會議精神,進一步推進醫(yī)院的信息化建設(shè),提高華山醫(yī)院信息化應(yīng)用的管理水平,使醫(yī)院經(jīng)濟效益和社會效益雙豐收,逐步加快醫(yī)院的信息化建設(shè)步伐,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改造刻不容緩。本文主要介紹通過對華山醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改造設(shè)想與實現(xiàn)路徑,使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加趨于合理、可靠、穩(wěn)定、安全,性能更優(yōu)越,可管理性更強,滿足醫(yī)院信息化管理不斷發(fā)展的需要。
醫(yī)院原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心,通過兩臺C4506和C4006思科路由交換機負責(zé)全院核心數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和交換,兩臺核心設(shè)備分別通過單鏈路互聯(lián)全院各樓宇的思科接入層交換機,同時預(yù)留備份線路(如圖1)。全網(wǎng)采用千兆主干鏈路,百兆接入到桌面的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)各種醫(yī)療信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸,滿足基本的醫(yī)院業(yè)務(wù)和辦公需要。
隨著醫(yī)院應(yīng)用系統(tǒng)的不斷深入發(fā)展,原有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足醫(yī)院的應(yīng)用需要,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要存在以下問題:
圖 1 改造前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架
(1)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本身的不足。改造前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是二層結(jié)構(gòu),其優(yōu)點是交換速度快,缺點是容易引起廣播風(fēng)暴,甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓,而且不能處理不同IP子網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換[3]。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平,沒有層次化概念。由于醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模在不斷擴大,工作站增加到幾百臺甚至上千臺的時候,網(wǎng)絡(luò)性能就會明顯下降,在數(shù)據(jù)傳輸高峰期網(wǎng)絡(luò)整體速度緩慢,嚴重時將會影響醫(yī)院業(yè)務(wù)開展。
(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件老化,維護不便。改造前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中大部分設(shè)備已經(jīng)屬于數(shù)年前的產(chǎn)品,其交換容量及其擴展性有限,特別是核心設(shè)備即將或者已經(jīng)到達規(guī)定使用年限,廠方給定的質(zhì)保期限也已經(jīng)過期,其中C4006已屬于停產(chǎn)設(shè)備,這樣的設(shè)備架構(gòu)使得返修更換過程耗時過長,網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)問題,恢復(fù)周期將會過長。
(3)缺乏網(wǎng)絡(luò)管理措施和方法。改造前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有設(shè)備處在一個網(wǎng)段中,因設(shè)備本身原因,網(wǎng)絡(luò)中未采用任何管理措施,病毒、攻擊行為在網(wǎng)絡(luò)中大量存在,這是最常見、最普遍的網(wǎng)絡(luò)安全隱患[4],對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定提出了挑戰(zhàn)。
可見網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等問題日趨嚴峻,各種醫(yī)院信息系統(tǒng)的開展受到了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸平臺的制約。因此,需要通過提升基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺的穩(wěn)定性、傳輸帶寬、安全性和可管理性等,促進醫(yī)院信息化建設(shè)的進一步發(fā)展[5],為到我院就診的患者提供更高質(zhì)量的服務(wù),同時提升我院自身的信息化管理水平,逐步提升我院整體的經(jīng)濟效益和社會效益。
數(shù)字化醫(yī)院是現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的趨勢,能否提供更便捷、更系統(tǒng)的服務(wù)已成為醫(yī)院贏得市場的關(guān)鍵[6]。因此醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)尤其重要,是建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院的基礎(chǔ)工程[7]。為了提升我院的整體醫(yī)療服務(wù)水平,提升醫(yī)院各種醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)效率,需要從以下幾個方面考慮醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺的建設(shè)。
(1)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定需求分析。醫(yī)療行業(yè)是關(guān)系到病人生命安危的重要行業(yè),醫(yī)院的各種應(yīng)用系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)備都要保證超高的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性(7×24h穩(wěn)定、可靠、持續(xù)運行)是投入運行的醫(yī)療系統(tǒng)的生命線。
同時,對于門診這樣提供給病人及時性服務(wù)的重要區(qū)域,如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法保障穩(wěn)定可靠,在故障情況下,將造成大量的門診病人無法進行門診掛號、收費、取藥等,會造成大量的病人滯留門診大廳,不僅造成醫(yī)院嚴重的經(jīng)濟損失,也會給醫(yī)院的社會效應(yīng)造成極大的負面影響。因此,穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)是醫(yī)院各種應(yīng)用系統(tǒng)開展的根本保障,是降低醫(yī)院目前出現(xiàn)的“三長一短”問題的根本性措施之一[8]。
怎樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠保證整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠,保證在單點故障的情況下不會對整個網(wǎng)絡(luò)造成沖擊,保證核心、骨干設(shè)備在出問題的時候能夠無縫的恢復(fù)或切換,這些都是醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的最根本需要。
(2)網(wǎng)絡(luò)性能需求分析。目前醫(yī)院的應(yīng)用系統(tǒng)主要是以HIS為主,同時還有諸如LIS、PACS、RIS等其他臨床信息系統(tǒng),各種系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的性能都有不一樣的需要。
HIS、LIS的應(yīng)用主要是以數(shù)據(jù)信息為主,雖然信息量不大,但是對于基礎(chǔ)架構(gòu)的可靠性和安全性需要較高,對服務(wù)質(zhì)量也有一定的要求。
PACS、RIS等信息系統(tǒng)的應(yīng)用內(nèi)容則較為豐富。除了一般文字信息外,醫(yī)療應(yīng)用數(shù)據(jù)包含大量的圖形、視頻和語音信息。這就要求有足夠的傳輸帶寬來滿足急劇增長的數(shù)據(jù)流量,要求安全、可靠、保證服務(wù)質(zhì)量和高性能,需要同時支持語音、視頻和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù),又要方便以后的擴展。在某些關(guān)鍵應(yīng)用上,對于服務(wù)質(zhì)量、高性能、高可用性都提出了很高的需求。
(3)網(wǎng)絡(luò)安全需求分析。醫(yī)院信息系統(tǒng)的安全性包括實體安全、網(wǎng)絡(luò)安全、傳輸安全、用戶安全[9]。衛(wèi)生部新《規(guī)范》重點強調(diào)了系統(tǒng)的可靠性和安全性問題,要求門診系統(tǒng)恢復(fù)時間在5~10min之內(nèi),系統(tǒng)支持7×24h工作,關(guān)鍵設(shè)備必須有備份系統(tǒng)。一般網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等硬件設(shè)備在2~3年之內(nèi)不易出現(xiàn)故障,這使人們?nèi)菀仔拇鎯e幸。一旦關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障,又沒有備用設(shè)備或備用鏈路,將造成重大損失。
目前,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中蠕蟲病毒、掃描攻擊、ARP等攻擊越來越普遍,而這些攻擊將直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓和中斷,給醫(yī)院的正常業(yè)務(wù)開展造成非常嚴重的影響。如何通過有效的手段控制和防御網(wǎng)絡(luò)病毒和攻擊,是醫(yī)院在進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時必須思考的問題。
醫(yī)院的信息主要是以病人的病例、處方和醫(yī)囑等信息為主,醫(yī)院有義務(wù)保障病人的信息安全,保證病人的信息不被沒有必要的部門或人員查看,同時也要保證信息不能外傳。醫(yī)院的信息必須要被保存7~21年甚至更長時間。因此,如何保證整個系統(tǒng)的保密性、完整性、可用性、可審核性也是醫(yī)院信息系統(tǒng)安全性的一部分。
(4)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求分析。隨著醫(yī)院信息化建設(shè)的深入發(fā)展,醫(yī)院應(yīng)用服務(wù)的不斷增加,數(shù)據(jù)中心作為醫(yī)院的各種應(yīng)用系統(tǒng)的“大腦”,需要保障極高的穩(wěn)定性和可靠性,為醫(yī)院的各種應(yīng)用服務(wù)提供持續(xù)不斷的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)[10]。通過合理的數(shù)據(jù)中心規(guī)劃,提升醫(yī)院應(yīng)用服務(wù)“大腦”的穩(wěn)定性和可靠性,為醫(yī)院各種應(yīng)用服務(wù)提供不間斷的數(shù)據(jù)響應(yīng)需求。
在醫(yī)院規(guī)模不斷擴展的同時,醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)接入信息點數(shù)也在不斷擴展,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸增大,網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全問題日趨嚴峻。如何通過合理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃,通過隔離廣播風(fēng)暴等垃圾數(shù)據(jù),提升醫(yī)院大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,結(jié)合合理的安全策略規(guī)劃,實現(xiàn)醫(yī)院各科室對網(wǎng)絡(luò)資源的受控訪問,是醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中必須考慮的問題。
(5)網(wǎng)絡(luò)管理需求分析。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大,網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷延伸,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量和種類也在不斷的增加。需要通過有效的網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)故障監(jiān)控,及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的各種故障和隱患,以便能夠通過快速故障處理,有效的排除網(wǎng)絡(luò)故障,降低網(wǎng)絡(luò)使用風(fēng)險,確保各種業(yè)務(wù)的正常開展。同時,先進的網(wǎng)絡(luò)管理,不僅可以極大的降低醫(yī)院信息科的網(wǎng)絡(luò)維護和管理難度,對于HUB和非網(wǎng)管設(shè)備在醫(yī)院內(nèi)部的受控使用,也可以有效的降低內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全風(fēng)險,提升醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。
另外,隨著網(wǎng)絡(luò)接入終端數(shù)量的不斷增加,需要對網(wǎng)絡(luò)接入用戶實現(xiàn)嚴格的接入控制,確保只有內(nèi)部的合法人員才能夠接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),防止非法用戶私自接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),確保醫(yī)院內(nèi)部重要信息的安全,同時提升信息科對醫(yī)院內(nèi)部用戶的管理水平,保障網(wǎng)絡(luò)的高安全性。
此次醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改造將以建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺為目標(biāo),采用“核心+匯聚+接入”的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),在考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺的穩(wěn)定、安全等根本需求的同時,也要考慮一定先進性和網(wǎng)絡(luò)資源預(yù)留,為后期各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的部署奠定堅實的基礎(chǔ)。
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計通過采用銳捷網(wǎng)絡(luò)基于10萬兆平臺的核心路由交換機,完成全網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制,通過兩臺S8610核心路由交換機,雙鏈路下聯(lián)1號樓、2號樓、3號樓、6號樓、8號樓和江蘇路分部的萬兆匯聚設(shè)備S6506(如圖2)。同時,為了保障門診收費區(qū)域的全面可靠性,門診收費區(qū)域通過雙匯聚設(shè)備上聯(lián)兩臺核心交換機,保障門診收費區(qū)域的7×24h的可靠性。
為了確保住院區(qū)域大流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?,方案設(shè)計2號樓通過單條萬兆鏈路上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)核心層,千兆鏈路為備份,實現(xiàn)鏈路的冗余備份和負載分擔(dān)。同時,核心層網(wǎng)絡(luò)中心兩臺核心交換機之間,通過萬兆鏈路實現(xiàn)核心之間的高速數(shù)據(jù)交互,確保全網(wǎng)大流量數(shù)據(jù)跨樓宇轉(zhuǎn)發(fā)的需要。
為了為醫(yī)院的各種應(yīng)用服務(wù)提供持續(xù)不間斷的數(shù)據(jù)服務(wù)響應(yīng),通過設(shè)計兩臺萬兆數(shù)據(jù)中心交換機S5750,通過雙鏈路上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)核心層,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心鏈路和設(shè)備的冗余備份,同時為后期擴展基于IP的存儲奠定基礎(chǔ)。
為了確保未來各種基于視頻等的大流量數(shù)據(jù)服務(wù)傳輸需求,此次網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,全網(wǎng)接入設(shè)備采用銳捷網(wǎng)絡(luò)的全千兆接入層交換機S2924G,通過分布在各樓層的全千兆接入交換機,實現(xiàn)千兆上聯(lián)各樓宇的匯聚設(shè)備,通過千兆接入到桌面,為醫(yī)院未來大流量多媒體應(yīng)用奠定了網(wǎng)絡(luò)高帶寬接入平臺。
為了能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量和設(shè)備狀況進行實時的監(jiān)控,降低網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險。同時,實現(xiàn)對全院用戶的入網(wǎng)身份管理,確保入網(wǎng)用戶的合法性。今后將會通過在網(wǎng)絡(luò)中心部署網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)StarView和網(wǎng)絡(luò)安全認證管理平臺SAM,實現(xiàn)對全網(wǎng)設(shè)備和用戶的監(jiān)控和管理,提升網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。
圖 2 醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲示意圖
基于上述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改造設(shè)計方案,全面更改和規(guī)劃了醫(yī)院的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),其具體實現(xiàn)如下:
(1)網(wǎng)絡(luò)核心層配置兩臺銳捷的RG-S8610核心路由交換機,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的核心的冗余備份;配置M8600-24SFP/12GT×2塊,實現(xiàn)各匯聚層交換機、服務(wù)器交換機等的千兆上聯(lián);配置M8600-02XFP×2塊,實現(xiàn)核心與核心之間,以及核心與2號樓之間的萬兆光纖連接。
(2)數(shù)據(jù)服務(wù)器交換機共配置兩臺銳捷的RG-S5750-24GT/12SFP,通過全千兆光纖鏈路上聯(lián)核心設(shè)備,以及兩臺數(shù)據(jù)服務(wù)器交換機之間的互聯(lián),在提供全千兆的光口和電口的同時,提供基于萬兆帶寬的擴展,通過擴展萬兆模塊,實現(xiàn)萬兆鏈路的互聯(lián)。
(3)匯聚交換機共配置7臺銳捷的RG-S6506萬兆骨干路由交換機;配置M6506-12SFP/GT接口模塊8塊,實現(xiàn)單鏈路千兆光纖下聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接入交換機,雙鏈路分別上聯(lián)兩臺網(wǎng)絡(luò)核心交換機,實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)的冗余備份;其中2號樓的匯聚交換機配置M6506-01XENPAK×1塊,實現(xiàn)2號樓上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)核心層以萬兆鏈路為傳輸主干,千兆鏈路為備份鏈路的冗余備份架構(gòu)。
(4)接入交換機共配置34臺銳捷的RG-S2924G全千兆接入交換機,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端的全千兆接入,以及接入層交換機的千兆上聯(lián)需要。
(5)網(wǎng)絡(luò)用戶接入控制系統(tǒng)配置RG-SAM安全認證管理系統(tǒng),實現(xiàn)對接入用戶使用網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)入控制;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)配置RG-StarView網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理系統(tǒng)企業(yè)版,實現(xiàn)對全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一管理、監(jiān)控和維護。
通過此次改造的成功實現(xiàn),醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收到了明顯的實際效果。由于充分考慮到系統(tǒng)的先進性,改造后的“核心+匯聚+接入”三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置及帶寬接入在能很好地滿足醫(yī)療業(yè)務(wù)的需要的同時,也增強了網(wǎng)絡(luò)的可擴展性。雙核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計架構(gòu),為我院網(wǎng)絡(luò)提供了高穩(wěn)定性和可靠性的數(shù)據(jù)傳輸平臺,保證了網(wǎng)絡(luò)能夠提供7×24h高速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸,為醫(yī)院提供健壯的數(shù)據(jù)傳輸神經(jīng)中樞。本次網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改造使得醫(yī)院信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性以及可管理性得到大幅度的提高,保障了醫(yī)院各種醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)的順利運行,為前來我院就診的患者提供良好的就醫(yī)環(huán)境,在滿足醫(yī)院信息化建設(shè)的需要的同時,提升了醫(yī)院的經(jīng)濟效益和社會效益。
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Discussion of Reconstruction and Realization of Hospital Network System
ZOU Yu-rong
Information Department, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China
TP393.1
A
10.3969/j.issn.1674-1633.2010.09.010
1674-1633(2010)09-0030-03
2010-04-23
作者郵箱:zyryf@hotmail.com
Abstract:By the development of computer technology and network technology, as well as the need of building a modern hospital, hospital network system become the most important part of the construction of hospital informatization. In this paper, status and requirement analysis have been carried out on the reconstruction of hospital network, and a reasonable program has been designed and implemented.The hospital network updates to dual-core, three-layer network architecture, and meets the demand for the network of every present hospital section. Furthermore, it improves the stability, security, credibility and manageability.
Key words:hospital network; network reconstruction; dual-core; three-layer network architecture