推荐阅读文章
F5G夯实智慧医院网络底座建设
来源:ONA专家理事单位供稿 | 作者:路明春 吕周平 朱岁松 | 发布时间: 2022-12-09 | 161 次浏览 | 分享到:
F5G技术在助力智慧医院建设的初期已初见成效,与云计算、物联网和大数据等技术相结合,实现了诊疗数据的稳定、高效和安全,更好地提升了患者的就医体验。



作者:路明春  吕周平  朱岁松

作者单位:华中医科大学协和深圳医院


F5G技术在助力智慧医院建设的初期已初见成效,与云计算、物联网和大数据等技术相结合,实现了诊疗数据的稳定、高效和安全,更好地提升了患者的就医体验。


随着固定宽带网络已进入千兆光网时代,F5G全光网作为新型网络基础设施,打造了大带宽、低时延和全光联接的新一代全光网络。


信息技术飞速发展,新一代信息技术应用逐渐在医疗信息化中发挥着重要的基石作用。随着社会的发展和信息技术的迭代,医院信息管理系统(Hospital Information System,HIS)、电子病历(Electronic Medical Record,EMR)、医学影像信息系统(Picture Archiving and Communication Systems,PACS)等各种信息管理系统并存,各系统对带宽、时延都有了更高的要求。


大带宽、低时延、高安全、易运维的网络,对医院各信息管理系统运行至关重要,同时医院的网络复杂,办公内网、办公外网、设备网、电话网、物联网等独立建设,各个网络之间都是信息孤岛,信息隔绝无法共享。因此,医院网络架构面临巨大挑战。


在满足各种信息管理系统的诉求下,如何应用新一代信息技术夯实智慧医院网络底座建设?根据相关政策文件和智慧医院建设的需求,本研究结合F5G技术大带宽、低时延、高安全、易运维的特性和智慧化医疗服务的业务流程,对F5G技术在智慧医院中的应用进行了探索和实践,为F5G技术推进智慧医院建设提供参考。



何谓F5G技术


F5G是The 5th Generation Fixed Networks的缩写,即第五代固定网络。以10G PON、Wi-Fi6、200G/400G、下一代OTN等技术为代表。是由中国提出的、欧洲电信标准协会(ETSI)接纳的、业界广泛参与的最新一代固定网络。2019年6月,中国信息通信研究院在上海移动大会上,首次提出了F5G。2019年底ETSI通过了F5G立项,对固定网络的代际作出了定义。F5G与5G是协同关系,有线网络和无线网络互相补充,为万物感知和网络应用赋能。


F5G具备大带宽(eFBB,enhanced fixed broadband,增强型固定宽带)、多连接(FFC,full-fiber connection,全光联接)和好体验(GRE,guaranteed reliable experience,极致体验)三个关键特征,其代表性的技术采用10G PON技术和Wi-Fi6技术等。智慧医院的F5G全光网主要指F5G无源光局域网(POL)。无源光局域网 POL是基于无源光网络(PON)技术的局域网组网方式。该组网方式采用无源光通信技术为用户提供融合的数据、语音、视频及其他智能化系统业务。


POL 系统由光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、光分配网络ODN(Optical Distribution Network)、光网络单元ONU(Optical Network Unit)或光网络终端ONT(Optical Network Terminal)和核心交换设备、出口设备、网络管理单元等组成。光线路终端OLT是F5G全光网的核心设备,下行通过分光器连接多个ONU,一方面可实现对ON的控制、管理,另一方面对ONU上传的信息进行汇聚处理;上行一般情况下连接院区的核心交换机。


在智慧医院F5G全光网中,主要是使用XGS-PON技术和GPON技术,具体的技术参数如表1所示。


表1 XGS-PON和GPON的技术参数



医院F5G全光网规划与建设


医院网络规划建设中全面采用F5G全光网络架构,利用F5G全光网支持多网融合的能力,根据医院业务数据流及信息安全的要求,构建了“办公网”“公共网”和“设备网”,如图1所示。


F5G作为智慧医院的基础底座,为医院医疗业务、精细化管理等的使用需求提供灵活可控的网络接入,为医疗业务提供高速、安全、可靠的网络带宽,为运维人员提供便捷智能的运维管理手段,为医院网络建设提供可延续、可扩展、可升级的设计目标,带来“带宽无限”“万物互联”的无限可能,为智慧医院的建设提供了坚实有效的支撑。


图1 医院F5G全光网拓扑


那么,医院F5G全光网是如何规划与建设的?


第一

F5G全光网组网模式。


全面采用F5G全光网络架构,其中“办公网”和“公共网”通过同一张F5G全光网进行承载,办公网与公共网之间进行逻辑隔离,内外网、电话、电视、物联网、Wi-Fi6等采用多网融合设计,以实现数据、语音、IPTV、物联网应用、Wi-Fi6等多项业务统一承载,覆盖医院数字化办公、医疗业务开展、电话语音、IPTV电视、物联网、移动医疗等应用场景。设备网采用F5G无源光物理隔离独立组网,以实现楼宇自控、视频监控、安防门禁、公共安全等多项业务,覆盖楼宇智能化、公共安全等应用场景。


第二

F5G全光网PON技术选型。


采用XGS-PON和GPON相结合的模式,根据不同区域或科室对数据流量的带宽要求不同,选择不同的PON技术。


高流量区域(如:手术室、医技影像、病理、视频监控、物联网应用、Wi-Fi6应用等)采用XGS-PON技术,以支撑大带宽业务的开展。


中等流量区域(如:医生办公室、诊室等)采用GPON技术,预留较大的下行带宽,以支撑中等流量的影像图片文件的调阅。


普通流量区域(如:病房、行政办公、药房及收费窗口、楼宇自控、安防门禁、公共安全等)采用GPON技术,满足普通业务开展。


第三

F5G全光网保护方式。


医院对网络的可靠性要求比较高,做网络设计须考虑对网络设备和物理线路的保护。采用Type C双归属保护和Type B双归属保护相结合的方式,确保医疗业务零中断。其中,采用Type C双归属保护手术室、门急诊收费处、药房、急诊急救区、信息中心等重点区域;采用Type B双归属保护病房、普通诊室、办公等其他区域。


第四

F5G全光网部署模式。


整体网络主要由100G核心交换机、OLT、ODN、ONU、网络管理系统等组成。系统采用F5G全光网络架构,核心交换机和OLT均采用一主一备的冗余架构,双核心双链路,办公网和公共网2台核心交换机部署在数据中心机房,14台OLT分布式部署在各建筑楼栋汇聚机房,相比于集中部署拓展性更好,故障影响范围更小,保障医疗业务零中断。设备网2台核心交换机和2台OLT集中部署在安防监控机房,方便运维。OLT同时支持XGS-PON和GPON,满足不同带宽、不同场景的要求。


第五

F5G全光网ONU及分光器选型。


全院整体使用各类ONU约5000个,分光器约600个。采用一级分光的方式,分光器部署于每个楼层弱电间,根据ONU类型与带宽需求,弹性选用分光比。


针对高流量区域使用2∶8分光器,根据网络信息点及电话信息点的数量,按需选择ONU(8GE)、ONU(4GE+2POTS)、ONU(8GE+8POTS)和ONU(24GE POE);针对中流量区域和普通流量区域使用2∶16分光器,根据网络信息点及电话信息点的数量,按需选择ONU(4GE)、ONU(8GE)、ONU(4GE+2POTS)、ONU(8GE+8POTS)和ONU(24GE POE)。


第六

F5G全光网组网模式。


F5G全光网网管系统对其纳管的设备提供全面的网络管理功能,支持对设备进行配置管理、故障管理、性能管理和安全管理。主要功能为:基础业务监控、告警管理、设备版本升级、一体化拓扑管理、性能监测、自动化报表、日志管理、自定义大屏、ONU即插即用、故障处理等。通过分析网络运维人员的日常工作和PON网络的常见运维场景,通过智能化、场景化、简洁化等手段,将运维人员从复杂的运维工作中解放出来,使得网络可视化、自动化和智能化。



F5G在智慧医院中的应用


针对智慧医院建设的需求,结合F5G技术大带宽、低时延、高安全、易运维的特性,F5G技术在智慧医院建设中,可以为如下应用场景提供可行性。



     场景一:基于F5G全光网的万物感知。

1







针对医院内外网、电话、电视、物联网、Wi-Fi6等采用多网融合设计,以实现数据、语音、IPTV、物联网应用、Wi-Fi6等多业务统一承载,覆盖医院数字化办公、医疗业务开展、电话语音、IPTV电视、物联网、移动医疗等应用场景,从而达到万物感知。


在办公场景,办公电脑、电话、PDA、移动推车等接入F5G全光网,可以确保日常医疗业务和数字化办公的稳定高效;在医疗物联场景,呼吸机、心电监护仪、输液泵、可穿戴设备、温度计、血压计等接入F5G全光网,可以客观、实时地采集患者生命体征信息,实现连续监测,同时提高医护人员工作效率。



     场景二:基于F5G全光网的医学影像应用。

2







利用F5G全光纤大带宽、低时延、高可靠的特性,采用XGS-PON、分布式对象存储和GPU应用适配等技术,以实现医学影像的秒级调阅。同时,更好地支撑图像自动分割、识别、三维重建、AI辅助诊断等医学影像应用,从而提高医生的阅片效率,提升患者就医体检。



   场景三:基于F5G全光网的一体化手术室建设。

3







基于F5G全光网的一体化手术室建设,首先,要确保PDA、移动推车、诊疗信息、影像数据、医疗安全AI辅助接入;其次,须保证麻醉监护、3D腹腔镜、手术机器人、介入设备、医疗设备效益分析等医疗相关设备相连;最后,须满足电话、手术直播、全息手术录播、远程手术,以及药品、耗材智能管理等需要。F5G全光网能很好地承载一体化数字手术室的应用建设,满足手术室医疗业务和日常管理的需求。



    场景四:基于F5G全光网的后勤精细化管理。

4







基于F5G全光网的后勤精细化管理,设备网采用F5G全光网独立组网,实现了楼宇自控、视频监控、安防门禁、公共安全等多业务应用,覆盖楼宇智能化、公共安全等应用场景。F5G全光网能很好地承载建筑物联网的接入,利用BIM、位置服务等物联传感技术,补齐当前后勤管理方面的短板,全面覆盖后勤管理的各个流程,提升管理效率、能耗利用率,做好设备管理、安防管理的联动,实现智慧后勤、智慧安防,打造智慧医院的数字孪生。


相对于传统的以太网架构,F5G全光网是一种创新性的全光网络,和传统的LAN网络比较,主要是在系统架构和传输介质等方面进行了创新,利用F5G技术大带宽、低时延、高安全、易运维的重要特性,从本质上改变了医院的网络,高效地承载了智慧医院的应用建设。随着医院智慧化的趋势和F5G技术的发展与推广,F5G技术将在智慧医院建设中有更广泛、更深度的应用,进而更好地承载智慧医院应用水平,为患者和医护人员提供更优质的服务。





1
 点击查看更多 >
< 返回