浅谈全光网络在医疗项目中的关键技术应用

浅谈全光网络在医疗项目中的关键技术应用摘要:5G､数据中心等新基建的部署和产业整体数字化转型进一步加速了光纤通信网络的发展和应用｡本文以某新建医院建筑智能化网络设计为例,提出了现代医院建筑全光网络建设的解决方案,并和传统LAN网络进行较全面的对照比较,分析了全光网络的架构特点及其优势所在,为现代医院建筑全光网建设提供参考和借鉴｡关键词：PON网络技术;POL全光网络;医院全光网架构;无线AP11全光网络关键技术进展1.1光域技术1.1.1光交换(交叉)技术光交换(交叉)技术主要包括基于分组或者类分组的光交换､基于光波长通路的光交叉､基于光端口的光交叉等技术,其中基于分组或者类分组的光交换技术近十年没有取得突破性进展,近期公开报道聚焦点偏少,距离普适性商用时间无法预计｡基于光波长通路的光交叉技术经历了不同的发展阶段,由最初主要面向两维可重构光分插复用器(ReconfigurableOpticalAdd-DropMultiplexe,ROADM)结构的波长阻断､平面波导等技术演进到支持多端口维度的波长选择开关(WavelengthSelectiveSwitch,WSS)技术,其中WSS包括微型电子机械系统(MicroElectroMechanicalSystem,MEMS)､液晶(LiquidCrystal,LC)和硅基液晶(LiquidCrystalonSilicon,LCoS)3种技术原理｡综合考虑全光节点维度､切换时间､灵活栅格支持等特性,基于LCoS的WSS是目前全光交叉节点的主要技术[2-3]｡1.1.2全光节点结构全光交叉节点结构基于波长通路的光交叉连接目前主要采用WSS器件组合实现,基于端口的光交叉连接基于光开关矩阵实现,前者是目前全光网络应用的主要类型｡结合线路､上下路等不同功能特性需求(如是否考虑方向受限､波长限定､栅格可调和波长冲突等需求),可构成CD(波长无关､方向无关)､CDC(波长无关､方向无关､竞争无关)､CDCF(波长无关､方向无关､竞争无关､灵活栅格)等不同架构的ROADM全光网络节点｡1.2管控技术基于波长交叉的全光网络的管控架构目前主要有两种,即基于分布式控制的波长交换光网络(WavelengthSwitchedOpticalNetwork,WSON)和基于集中式控制的ROADM光网络,后者如OpenROADM,主要由美国为主的运营商和设备商牵头构建的多源协议(Multi-SourceAgreement,MSA)组织进行推动和规范｡另外,国内外多个互联网巨头也在牵头推动基于OpenConfig工作组的YANG模型实现全光线路系统的集中式管控功能｡2全光网络在医疗项目的功能分析分析根据当前业务及未来业务的发展分析,网络应当建成GE/10GE到桌面,100GE骨干的无阻塞网络,能够实现以下功能需求｡(1)高性能高带宽:医院的各种业务不断增多,会出现某个瞬间的业务突发导致网络带宽需求很大,对设备性能要求很高,同时影像资料以及后续的远程会诊､远程学术研讨等对网络带宽要求很高｡(2)稳定可靠:医院网络系统是投入运行的信息系统的生命线,门诊收费､医生工作站､LIS､RIS､PACS等医院系统繁多,网络系统需确保各种应用系统的稳定运行和实时系统的快速响应｡(3)安全性:确保医院内部信息安全和网络系统安全｡(4)高效运维:对于整网设备进行统一高效监控管理,提高网络运维效率｡3全光网络架构简述3.1POL全光网络方案简述本项目即运用了采纳PON技术的院区局域网解决方案———全光网络局域网POL解决方案｡在POL组网中,传统LAN中的汇聚交换机被OLT替代;水平铜缆被光纤替代;接入交换机由无源的分光器替代;ONU提供二/三层功能,通过有线或者无线接入医疗建筑各功能区的数据､语音及视频等智能化业务｡通过POL网络的建设,可以为医院院区多业务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,为医院园区网络建设提供可延续､可扩展､可升级的设计目标｡3.2医院全光网络系统架构具体到本医院项目智能化网络建设而言,共设置三套网络,即医疗外网､医疗内网和设备网,分别设置三套独立无源光网络｡以医疗外网为例,其POL网络拓扑图如图1所示｡图1医院外网拓扑图网络主要设备包括:(1)核心交换机:配置无线控制器功能,满足有线无线一体化转发;选用高端框式交换机,支持双主控､独立交换网板､多电源,保证设备的高可靠性和后期业务扩容的平滑演进｡(2)OLT通过20G链路与核心交换机连接;OLT和ONU通过分光器分光,万兆光纤互联;ONU千兆到桌面｡(3)无线网络:所有有线和无线的用户认证均通过认证软件进行认证,认证通过后分配访问权限｡其中,1)病房区采用敏分AP方式,每个房间放置1个敏分面板子AP;2)走廊､开阔办公室､医护站采用普通放装AP;3)报告厅和大会议室采用高密放装AP满足高密用户场景Wi-Fi接入;(4)DMZ区:出口放置两台万兆防火墙,用于服务器对外提供访问的安全防护,放置两台WAF设备,用于WEB访问防护｡WAF对来自Web应用程序客户端的各类请求进行内容检测和验证,确保其安全性与合法性,对非法的请求予以实时阻断,从而对各类网站站点进行有效防护;(5)管理区:部署1套运维审计系统(堡垒机),能够拦截非法访问和恶意攻击,对不合法命令进行阻断､过滤掉所有对目标设备的非法访问行为｡(6)网络边界区:放置两台防火墙和两台入侵防御,用于保护员工访问医疗专网的安全管理(如实时､主动拦截黑客攻击､蠕虫､网络病毒､后门木马､DOS等恶意流量,保护企业信息系统和网络架构免受侵害,防止操作系统和应用程序损坏或宕机等)。3.3基于全光网络架构医疗无线网络设置医疗业务专用无线网系统应使医护人员能够随时随地､方便高效地使用无线网络开展移动医护业务,故医疗建筑需构建一个真正可用的､无中断的无线网络,满足移动医疗的需求,从而促进移动医护业务全面开展,提高工作效率,推动医院的信息化建设｡前文已提到,由于医疗建筑区域性及功能需求的不同,无线网络分为以下三种:(1)病房区采用敏分AP方式,每个房间放置1个敏分面板子AP;(2)走廊､开阔办公室､医护站采用普通放装AP;(3)报告厅和大会议室采用高密放装AP满足高密用户场景Wi-Fi接入｡其中,放装式AP可根据设备参数及走廊､大空间等局域的布局,合理布置并通过ONU端口接入全光网络｡而病房区域需要实现无缝漫游,无线覆盖,故采用敏分方案实现,中心AP通过双万兆上行到OLT｡中心AP位于各楼层弱电间内,通过双万兆上行到OLT｡其可直连24个远端接入单元(可弹性扩展到48个),无线控制器AC仅管理中心AP,远端接入单元免管理､免配置､免License,节省90%+管理成本｡中心AP为医疗移动业务用户创建独立的私有漫游域,用户零切换,业务零丢包｡4结束语综上所述,全光网络具备传统网络所没有的众多技术优势,所以在现代医疗建筑中,宜采用全光网络技术方案,从而为智慧医疗信息化建设奠定先进可靠的网络基础｡参考文献[1]林俊发,黄丕赛,李旭斌