簡介堆疊技術在放療網(wǎng)絡系統(tǒng)中的應用論文
現(xiàn)代化放射治療除了醫(yī)療技術現(xiàn)代化、設備現(xiàn)代化，信息和管理手段也要現(xiàn)代化。放射治療的信息化程度，標志著一個腫瘤醫(yī)院的發(fā)展水平。放射治療信息化發(fā)展的目標之一就是整合全醫(yī)院的各種資源，為醫(yī)院的醫(yī)療、科研、教學搭建一個共享平臺。
放療中心是腫瘤醫(yī)院不可缺少的科室，我院放療中心設有模擬定位室、模型室、后裝治療室、物理室、放療技術組和熱療室，承擔全院放射治療方面的臨床、科研、教學工作。放療中心現(xiàn)有Varian、Mosaiq、Precise,HIS等網(wǎng)絡系統(tǒng)。經(jīng)過前期的信息化建設，建成了基本適應放射治療應用系統(tǒng)要求的網(wǎng)絡基礎平臺。隨著近兩年應用系統(tǒng)的快速發(fā)展，大型醫(yī)療設備、治療計劃系統(tǒng)及各用戶終端數(shù)量的不斷增加，醫(yī)療數(shù)據(jù)的急劇膨脹使現(xiàn)有的放療網(wǎng)絡不能滿足正常工作，放療網(wǎng)絡的改造和優(yōu)化迫在眉睫。本文主要采用堆疊技術對放療網(wǎng)絡進行改造和優(yōu)化，使網(wǎng)絡系統(tǒng)具有簡化管理、簡化業(yè)務、彈性擴展和高性能，以滿足放療中心日益發(fā)展的需要。
1網(wǎng)絡系統(tǒng)現(xiàn)狀與問題
我院放療網(wǎng)絡是采用簡單的交換機連接組成一個小型的局域網(wǎng)，各醫(yī)療設備通過單鏈路互聯(lián)接入交換機。全網(wǎng)都采用普通百兆雙絞線直接接入到桌面，實現(xiàn)科室內圖像和醫(yī)療數(shù)據(jù)的傳輸，滿足基本的放療業(yè)務的需要。隨著科室的醫(yī)療應用設備的增加、放療技術不斷發(fā)展以及放療數(shù)據(jù)的不斷增大，原有的網(wǎng)絡系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足放療中心的應用需要，網(wǎng)絡系統(tǒng)主要存在以下問題:
1)網(wǎng)絡架構簡單。改造前的網(wǎng)絡架構是簡單的二層結構，其優(yōu)點是交換速度快，缺點是容易引起廣播風暴，不能充分發(fā)揮網(wǎng)絡交換機的性能，甚至導致網(wǎng)絡癱瘓，而且中央節(jié)點的負擔較重，形成瓶頸大。由于網(wǎng)絡的規(guī)模在不斷擴大，工作站與服務器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加大，網(wǎng)絡性能就會明顯下降，在數(shù)據(jù)傳輸高峰期網(wǎng)絡整體速度緩慢，導致資源浪費。由于節(jié)點太多容易出現(xiàn)網(wǎng)絡鏈路致命的錯誤一一網(wǎng)絡回路現(xiàn)象。
2)網(wǎng)絡設備老化。網(wǎng)絡設備老化，維修、更換困難，造成維修更換過程耗時過長，網(wǎng)絡設備一旦出現(xiàn)問題，導致整個放療網(wǎng)絡的癱瘓。
3)多種網(wǎng)絡、不同治療計劃系統(tǒng)的融合。放療網(wǎng)絡中有多套網(wǎng)絡系統(tǒng)和多套治療計劃系統(tǒng)，融合在一個網(wǎng)段中，會產生網(wǎng)絡安全隱患，對網(wǎng)絡的穩(wěn)定提出了挑戰(zhàn)。為了保證它們之間正常的通信，可見網(wǎng)絡穩(wěn)定性、網(wǎng)絡傳輸帶寬、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡管理等問題日趨嚴峻，醫(yī)院各種信息系統(tǒng)的開展受到了現(xiàn)有網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸平臺的制約。
2解決方案
網(wǎng)絡信息化是現(xiàn)代化醫(yī)療發(fā)展的趨勢，能否提供更便捷、更系統(tǒng)的服務已成為各大醫(yī)院贏得市場的關鍵。為了提升放射治療整體醫(yī)療服務水平和醫(yī)療應用系統(tǒng)的服務效率，我們從以下幾個方面考慮放療網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺的建設。
1)網(wǎng)絡穩(wěn)定需求。醫(yī)療行業(yè)的網(wǎng)絡不僅需要網(wǎng)速快更需要穩(wěn)定的網(wǎng)絡性能，因為網(wǎng)絡穩(wěn)定性關系到病人的治療安全，醫(yī)院的各種應用系統(tǒng)和基礎設備都要依存于網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的穩(wěn)定性(穩(wěn)定、可靠、持續(xù)運行)是投入運行的醫(yī)療系統(tǒng)和醫(yī)療設備的生命線。
2)網(wǎng)絡性能需求。目前放療中心的應用系統(tǒng)主要是以治療計劃系統(tǒng)(TPS)為主，同時還有醫(yī)院信息(HIS)、網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)、CT模擬定位機、直線加速器等等其他臨床信息系統(tǒng)和醫(yī)療設備，各種系統(tǒng)對網(wǎng)絡的性能都有不一樣的需要。這要求有足夠的傳輸帶寬來滿足急劇增長的數(shù)據(jù)流量，滿足網(wǎng)絡安全、可靠，保證服務質量和高性能，又要同時傳輸圖像和數(shù)據(jù)等多種業(yè)務，并可以彈性擴展。
3)網(wǎng)絡安全需求。放療網(wǎng)絡的安全性主要從物理安全、網(wǎng)絡安全、傳輸安全、存儲以及數(shù)據(jù)安全等方面分析。
由以上的需求分析，此次對網(wǎng)絡系統(tǒng)改造采用疊加技術實現(xiàn)。堆疊就是用專門的堆疊線將交換機的背板連接到一起，這種連接方式更加穩(wěn)定，傳輸性能也有所保證。因為背板速率要比普通端口高得多，從而保證了各個治療計劃系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠快速的傳輸數(shù)據(jù)，從而提高了網(wǎng)絡的安全性。
首先，對放療中心的網(wǎng)絡設備及物理鏈路擴容和改造，對放療中心主要的網(wǎng)絡節(jié)點增加或更換高性能的交換設備，并敷設新的光纖鏈路連接新放療樓(5號樓)和老放療樓(4號樓)之間的主交換機，這樣可以加快兩座樓之間的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)，以及網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。
其次，依照“核心一核心”的二層對等網(wǎng)絡架構模型，對目前放療中心的邏輯結構進行調整和優(yōu)化。將4號樓與5號樓使用同品牌同型號的高速網(wǎng)絡交換機劃分對等的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)，通過交換機級聯(lián)技術進行互相通信。
第三，通過交換機堆疊，將品牌型號相同的交換機堆疊在一起，以實現(xiàn)不同治療計劃網(wǎng)絡系統(tǒng)的融合。實現(xiàn)每個網(wǎng)絡系統(tǒng)和放療計劃系統(tǒng)之間的工作站都在同一個交換機上通信。這樣可以減少工作站與服務器之間的查找時問、減小廣播風險，加快工作站與服務器之間通信速度和數(shù)據(jù)交換速度等。
3改造實施過程
3.1前期準備
改造實施前先對放療中心的網(wǎng)絡信息進行收集。收集的信息包括:①網(wǎng)絡拓撲結構;②網(wǎng)絡IP地址使用信息;③網(wǎng)絡設備信息;④基于網(wǎng)絡的醫(yī)療設備。其中，網(wǎng)絡設備信息主要包括網(wǎng)絡設備品牌、型號、端口數(shù)、管理IP地址等;基于網(wǎng)絡的醫(yī)療設備主要包括設備品牌、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、配用的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)等。
3.2實施方案
根據(jù)前期的需求分析和收集的信息，進行實施方案的撰寫和確定。實施方案內容包括室外光纜敷設、設備安裝上架、IP地址及VLAN的規(guī)劃、二層交換規(guī)劃、堆疊連接和設置、安全規(guī)劃等。
3.3模擬測試
通過搭建試驗環(huán)境和模擬軟件，對改造和優(yōu)化的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行模擬測試，確保整個網(wǎng)絡結構改造后的結果符合預期目標。
3.4具體實施
網(wǎng)絡系統(tǒng)設計，采用H3C的千兆光纖交換機為主交換機，實現(xiàn)4號樓與5號樓之間全網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉發(fā)和控制，以2臺S5120核心交換機與S5048千兆交換機堆疊，使4號樓和5號樓都能滿足醫(yī)療設備的需要。各治療計劃系統(tǒng)的終端都接入在同一個交換機上;直線加速器等醫(yī)療設備與相應的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)接入同一個交換機上。
在上述的網(wǎng)絡改造和優(yōu)化的后，放療網(wǎng)絡具體實現(xiàn)如下:
1)在兩棟樓各配置1臺H3C S5120千兆光纖交換機并劃分3段VLAN，目前只啟用VLAN1，其余兩段備用，以提升兩棟樓之間數(shù)據(jù)交換的速度;4號樓主交換機中的VLAN1與5號樓主交換機中的VLAN1之間采用光纖進行級聯(lián)，將直線加速器、網(wǎng)絡服務器、TPS服務器等掛載在VLAN1的端口上，因為他們之間的通信數(shù)據(jù)量最大可達到幾百兆的流量。
2)在4, 5號樓的主交換機上再堆疊一個千兆的H 3C S5048交換機，這樣可以保證各治療計劃系統(tǒng)的工作站之間的通信數(shù)據(jù)可以直接在本交換機上完成，而不需要經(jīng)過主交換機從而保證了數(shù)據(jù)的安全、穩(wěn)定和速度等。
4結束語
在放療網(wǎng)絡改造與優(yōu)化中使用堆疊技術，消除了單點故障，提高了設備和鏈路的穩(wěn)定性，使放療網(wǎng)絡成為更加穩(wěn)定、安全、高性能的網(wǎng)絡，保障了放療業(yè)務的可持續(xù)運行，并為我院數(shù)字化網(wǎng)絡和醫(yī)療業(yè)務的進一步開展奠定了更加堅實的基礎。放療網(wǎng)絡采用堆疊技術，具有組網(wǎng)簡單，管理便捷，業(yè)務簡化，可彈性擴展和高性能等優(yōu)點，適合在放療網(wǎng)絡中廣泛應用。
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