無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)在某綜合醫(yī)院中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任立全，張 釗

(山東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，濟(jì)南 250001)

0 引言

綜合醫(yī)院人員復(fù)雜、設(shè)備量大、信息密集且實(shí)時(shí)性高，建設(shè)低能耗的綠色智能化醫(yī)院，為患者和家屬營(yíng)造一個(gè)舒適、方便、安全的就醫(yī)環(huán)境，為醫(yī)護(hù)人員營(yíng)造一個(gè)便捷、高效、安全的工作環(huán)境，為物業(yè)管理人員提供一個(gè)高可靠性、操作簡(jiǎn)單、信息全面的管理平臺(tái)日益重要。而醫(yī)院的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃及建設(shè)是醫(yī)院信息化建設(shè)的重中之重。筆者以某綜合醫(yī)院的實(shí)際工程案例來(lái)探討信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃及GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用。

1 GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)

GPON網(wǎng)是一種采用點(diǎn)到多點(diǎn)拓?fù)浼軜?gòu)的無(wú)源全光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，由局側(cè)的OLT(光線路終端)、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU和光分配網(wǎng)絡(luò)ODN組成。無(wú)源是指光分配網(wǎng)絡(luò)ODN中不含有任何有源電子元器件及電源，全部由光纖和分光器等無(wú)源器件組成。

GPON網(wǎng)在ONU到OLT上行方向采用時(shí)分多址TDMA接入方式，OLT到ONU下行方向采用TDM廣播方式,能夠組成星型、樹型和總線型等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中典型結(jié)構(gòu)為樹型結(jié)構(gòu)。GPON網(wǎng)的光傳輸系統(tǒng)使用單模光纖，一般采用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)單芯光纖雙向的上下行傳輸。上行傳輸使用1 260～1 360nm波長(zhǎng)，下行傳輸使用1 480～1 500nm 波長(zhǎng)，GPON系統(tǒng)還可使用1 540～1 560nm 波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)CATV業(yè)務(wù)的承載。

GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)具有的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：(1)業(yè)務(wù)支持能力較強(qiáng)，具有全業(yè)務(wù)接入能力。GPON系統(tǒng)能夠提供包括ATM業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)以及CATV等在內(nèi)的全業(yè)務(wù)接入能力。(2)能提供較高的帶寬和較遠(yuǎn)的覆蓋距離。GPON系統(tǒng)可以提供下行2.5Gbit/s,上行1.25Gbit/s 的帶寬。GPON系統(tǒng)可以支持20km的傳輸。(3)帶寬分配靈活，能夠較好的保證不同類型和等級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。(4)光分配網(wǎng)絡(luò)的無(wú)源特性能夠減少故障點(diǎn)，易于維護(hù)。GPON系統(tǒng)在光傳輸過(guò)程中可有效避免電磁干擾和雷電影響，降低傳輸線路的故障率，可以節(jié)省運(yùn)營(yíng)和管理成本。(5)GPON網(wǎng)可以采用級(jí)聯(lián)的ODN結(jié)構(gòu)，分光器可以級(jí)聯(lián)，大大節(jié)省主干光纜。(6)GPON網(wǎng)擴(kuò)展能力強(qiáng)，易于升級(jí)。系統(tǒng)的模塊化程度較高，樹型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)易于擴(kuò)展。

2 GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)對(duì)比

在GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，OLT代替?zhèn)鹘y(tǒng)的匯聚交換機(jī)，無(wú)源分光器代替接入交換機(jī)。ONU可提供所有業(yè)務(wù)的接入，通過(guò)有線或者無(wú)線方式接入用戶的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音及視頻等業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)比圖如圖1所示。

圖1 GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)比圖

GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，運(yùn)維相對(duì)簡(jiǎn)易，減少了業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，降低了時(shí)延，提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛟茦I(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)，為后期的業(yè)務(wù)發(fā)展及擴(kuò)展奠定了基礎(chǔ)。兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所用主要設(shè)備類型的區(qū)別如表1所示。

兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中所用主要設(shè)備類型區(qū)別 表1

3 GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比

GPON無(wú)源全光網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上主要區(qū)別如表2所示。

GPON無(wú)源全光網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上主要區(qū)別 表2

OLT和ONU的轉(zhuǎn)發(fā)原理和交換機(jī)類似，內(nèi)核是基于以太網(wǎng)/IP的轉(zhuǎn)發(fā)，整個(gè)POL系統(tǒng)的用戶側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)均可提供標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口。主要的區(qū)別在于匯聚交換機(jī)和接入交換機(jī)之間的接口協(xié)議也是以太網(wǎng)，是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?。而OLT和ONU之間采用PON協(xié)議，是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)拓?fù)洹?/p>

設(shè)備網(wǎng)絡(luò)性能方面的區(qū)別如表3所示。

4 綜合醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案規(guī)劃及實(shí)施

4.1 醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案規(guī)劃

某綜合醫(yī)院一期建設(shè)項(xiàng)目主要包括門診醫(yī)技樓、病房綜合樓和科研宿舍樓，總建筑面積約12.3萬(wàn)m2，內(nèi)部使用功能復(fù)雜、醫(yī)療設(shè)備眾多、機(jī)電設(shè)備數(shù)量多且分布位置分散。信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)房和有線電視機(jī)房設(shè)置在醫(yī)技樓二層，災(zāi)備機(jī)房設(shè)置在病房綜合樓地下一層，消防控制室(兼安防監(jiān)控室)和BA控制室設(shè)置在病房綜合樓一層，弱電進(jìn)線間設(shè)置在醫(yī)技樓地下一層。

根據(jù)醫(yī)院的使用功能和業(yè)主的實(shí)際需求，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)方案交流，最終確定建設(shè)三套計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)網(wǎng)、設(shè)備控制網(wǎng)和視訊網(wǎng)，三套網(wǎng)絡(luò)在硬件上物理隔離，組成相互獨(dú)立的局域網(wǎng)。其中數(shù)據(jù)網(wǎng)由醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和IP語(yǔ)音網(wǎng)組成，采用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)GPON網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)，對(duì)醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和IP語(yǔ)音網(wǎng)進(jìn)行融合，采用邏輯隔離。數(shù)據(jù)網(wǎng)采用雙OLT、雙核心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其核心交換機(jī)和OLT均部署在醫(yī)技樓二層網(wǎng)絡(luò)信息機(jī)房，核心交換機(jī)到OLT，OLT到樓層分光器均采用萬(wàn)兆單模光纖。數(shù)據(jù)網(wǎng)的分光器通過(guò)兩條光纖線路分別接入到2臺(tái)OLT；OLT設(shè)備再通過(guò)兩條光纖線路分別接入到2臺(tái)核心交換機(jī)。數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D如圖2所示。

設(shè)備網(wǎng)絡(luò)性能方面的區(qū)別 表3

圖2 數(shù)據(jù)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D

設(shè)備控制網(wǎng)主要為安全防范系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)專用；視訊網(wǎng)主要為有線電視系統(tǒng)、信息發(fā)布及導(dǎo)引系統(tǒng)、視頻示教系統(tǒng)及遠(yuǎn)程會(huì)診等系統(tǒng)專用。設(shè)備控制網(wǎng)和視訊網(wǎng)均采用傳統(tǒng)組網(wǎng)方式，即采用三層星型結(jié)構(gòu)，分別為核心層、匯聚層和接入層。設(shè)備控制網(wǎng)和視訊網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D如圖3～4所示。

圖3 視訊網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D

圖4 設(shè)備控制網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)拓?fù)鋱D

4.2 醫(yī)院數(shù)據(jù)網(wǎng)信息點(diǎn)位的實(shí)施及配置原則

為了更好地實(shí)施GPON無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)方案，在功能房間或操作臺(tái)內(nèi)加裝光纖弱電箱，銅纜從光纖弱電箱引至到桌面信息點(diǎn)，大大減少了銅纜的距離，傳統(tǒng)方案銅纜是從弱電間引至信息點(diǎn)，距離較長(zhǎng)，水平線纜較多，會(huì)對(duì)弱電間及水平槽盒造成較大壓力，光纖弱電箱分散了弱電間的壓力。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及功能房間的使用需求，信息點(diǎn)位配置原則如表4所示。

通過(guò)以上醫(yī)療場(chǎng)所的信息點(diǎn)位配置，可以看出光纖不能直接敷設(shè)到大廳、公共候診區(qū)及診室門口等區(qū)域。若光纖直接敷設(shè)到位，光纖弱電箱可能會(huì)影響裝修效果或者造成檢修不便。

5 結(jié)束語(yǔ)

信息點(diǎn)位配置原則 表4