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摘 要 从宏观角度入手，介绍目前我国医院信息化建设的现状，根据多年的从业经验，总结出一套切实可行的理论，希望对医院信息化建设的发展起到一定参考作用。
关键词 数据中心；冗余；安全；虚拟化管理
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0106-03
从国外及国内发达地区的医院信息化建设的经验来看，医院的信息化已进入数据中心建设的阶段，OA系统、MIS系统、HIS系统、PACS等逐渐由独立建设走向融合。由此带来的变化是，网络基础平台也从简单的数据业务承载逐步发展到数据、语音、视讯等多业务承载。
1医院信息化基础网络建设现状
如图1所示为医院信息系统及业务的主要组成，医院各信息系统功能明确、种类繁多且业务特殊，只有稳定可靠的运行才能保证医院业务正常运转，因此各业务系统对基础网络平台在稳定可靠性方面提出了很高的要求。如何创建一个安全、可靠、灵活、高效、集成的业务融合网络架构，则成为我院信息化的重要工作。
面对这些新业务的需求与挑战，原有的医院基础网络架构已经无法满足，主要体现在以下两方面：
1）原有医院网络的设计重点往往聚焦在解决设备连接问题上，基本上未考虑到新业务的开展对网络流量和流向带来的影响。比如，随着手术示教、远程会诊等视频业务应用的逐渐深入，医院网络突发流量骤增，同时，视频业务流的走向也随着使用者的广泛性而变得随意，这些特点都要求网络具有弹性，网络架构需要采用全新的设计思路和方法。
2）原有的医院信息化建设相对独立，而随着医改的逐步深入，医疗资源共享的趋势和要求日益明显，医院与其他医疗机构的互联成为必然，医疗数据将突破区域的限制在更大的范围内任意流动，如何确保应用系统的及时响应以及数据安全性等新变化将是新的医院网络架构设计必须考虑的因素。
新需求必然带来新变化，网络架构的设计永远服务于业务应用。因此，医院新业务要求网络必须具备弹性，能从容应对突发流量，具备低延时特性，保障系统的及时响应，具备安全特性，随时保护医疗数据安全。新一代数据中心网络平台的设计思路和方法满足这些基本需求，并具有新的特色。显然，需要采用新一代医院业务数据中心网络架构来支撑其信息系统与业务，其建设目标是以医院业务应用为主体；以不断发展完善的智能网络技术、安全技术和灵活的资源调度为基础；以灵活实用的管理控制为手段；为医院用户提供端到端品质保证的融合数据、语音、视频等多业务的网络基础架构。
2稳固的医院业务数据中心网络平台
针对医院各应用系统业务的不同要求，新一代医院业务数据中心方案采用先进的数据中心设计思路，稳固可靠的网络架构体系，全新结构的核心交换设备、运用虚拟化技术、端点准入方案、IPS等多种网络安全技术，为医院客户构建一个高带宽、安全可靠、多业务承载、易扩展、易管理的网络基础平台。
基于这种思想我院在2010年底改造后网络平台建设如图2所示。
2.1先进的网络构架
在网络架构设计上，采用标准的三层架构设计或扁平化的二层架构（如图3所示）。三层架构分为核心层、汇聚层和接入层，适用较大规模具有多个楼宇的新院区设计（如我院网络架构）；二层架构则简化了其中的汇聚层，分为核心层和接入层，更适合大型单体楼宇的设计。各医院根据具体的网络部署情况，采用适合的设计架构。
层次化的网络架构设计，不但有效的解决了传统网络结构凌乱、维护复杂等问题，同时有利于各个网络层次制定不同的策略，核心层专注于高速交换，汇聚层可部署较为复杂的安全策略，接入层需要考虑灵活性和便利性。同时，层次化设计也增强了网络的扩展性。各层交换机之间均采用双归属双链路方式连接，一旦其中一条上连链路出现故障，故障链路的数据流便能迅速的切换到另一条链路上，避免了网络系统的单点故障，保证医院业务的正常运行。这种组网方式极大提高了网络的可靠性。
2.2虚拟化交换技术的应用
利用虚拟技术，可实现多台物理交换机虚拟成一台逻辑交换机，所有交换机具有统一的IP地址、一致的轉发表项和统一的管理界面，同时支持跨设备的链路聚合，提高了链路带宽，为整网的稳定可靠提供了重要保证。虚拟交换技术能在提升网络性能、可靠性的同时，还能降低网络建设成本和维护成本，并为将来的平滑扩展奠定良好基础。
采用虚拟化技术后，交换机之间在逻辑上被虚拟成为一台设备。在核心层可简化管理和降低维护难度，最大限度保证了核心设备可靠；在汇聚层和接入层可将传统的跨设备双链路的主备工作模式转变为跨设备链路捆绑负载分担模式，不仅提高网络的骨干带宽，而且提升了网络可靠性。以下以我院采用的H3C IRF（智能弹性架构技术）为例，介绍虚拟化技术是如何来保证医院业务数据中心的稳定可靠的。
如图4所示，传统网络部署呈环路结构，各条链路之间交织，启用VRRP和MSTP使得网络及路由设计复杂。一旦某一条链路出现故障，由于路由恢复存在收敛时间，必将引起整网的路由震荡，给医院业务会带来瞬时影响。在网络各个层次部署IRF后，可将多个网络节点虚拟化为一个节点，实现端到端的虚拟化，简化了组网结构，避免了VLAN+MSTP+VRRP的复杂组网；同时，单个节点或链路出现故障不会引起整网的路由震荡，保证了医院各项业务的顺利开展。
IRF2的高可靠性体现在链路级、协议级和设备级三个方面。
1）链路级：成员设备之间的物理端口支持聚合功能，IRF系统和上、下层设备之间的物理连接也支持聚合功能，多链路备份提高了链路的可靠性。
2）协议级：IRF系统提供实时的协议热备份功能，负责将协议的配置信息备份到其他所有的成员设备，从而实现1：N的协议可靠性。
3）设备级：IRF系统由多台成员设备组成，Master设备负责系统的运行、管理和维护，Slave设备在作为备份的同时也可以处理业务。Master设备一旦故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证通过系统的业务不中断，从而实现了设备级的1：N备份。相比传统的二层生成树技术和三层的VRRP技术，其收敛时间从N秒级缩短到毫秒级。
3结语
当前，医院信息化建设已经进入了一个新的阶段，网络平台承载着各种医疗业务系统，网络系统的稳定安全与否，直接关系到医院各项业务能否正常开展。新一代医院业务数据中心网络平台方案，为医院构建稳固、安全的基础网络平台，具备智能可控、安全可靠、资源动态可控等高品质IP网络特色，并与医院业务适度融合，为工作效率的提升打下了坚实基础。
参考文献
[1]朱兆斌.用重复呼吸法平台持续时间推算心输出量的研究[J].东南大学学报(医学版),1988,03.
[2]冯岱雅.失重条件下人体血管系统反应的仿真研究[D].第四军医大学,2005.
关键词 数据中心；冗余；安全；虚拟化管理
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)082-0106-03
从国外及国内发达地区的医院信息化建设的经验来看，医院的信息化已进入数据中心建设的阶段，OA系统、MIS系统、HIS系统、PACS等逐渐由独立建设走向融合。由此带来的变化是，网络基础平台也从简单的数据业务承载逐步发展到数据、语音、视讯等多业务承载。
1医院信息化基础网络建设现状
如图1所示为医院信息系统及业务的主要组成，医院各信息系统功能明确、种类繁多且业务特殊，只有稳定可靠的运行才能保证医院业务正常运转，因此各业务系统对基础网络平台在稳定可靠性方面提出了很高的要求。如何创建一个安全、可靠、灵活、高效、集成的业务融合网络架构，则成为我院信息化的重要工作。
面对这些新业务的需求与挑战，原有的医院基础网络架构已经无法满足，主要体现在以下两方面：
1）原有医院网络的设计重点往往聚焦在解决设备连接问题上，基本上未考虑到新业务的开展对网络流量和流向带来的影响。比如，随着手术示教、远程会诊等视频业务应用的逐渐深入，医院网络突发流量骤增，同时，视频业务流的走向也随着使用者的广泛性而变得随意，这些特点都要求网络具有弹性，网络架构需要采用全新的设计思路和方法。
2）原有的医院信息化建设相对独立，而随着医改的逐步深入，医疗资源共享的趋势和要求日益明显，医院与其他医疗机构的互联成为必然，医疗数据将突破区域的限制在更大的范围内任意流动，如何确保应用系统的及时响应以及数据安全性等新变化将是新的医院网络架构设计必须考虑的因素。
新需求必然带来新变化，网络架构的设计永远服务于业务应用。因此，医院新业务要求网络必须具备弹性，能从容应对突发流量，具备低延时特性，保障系统的及时响应，具备安全特性，随时保护医疗数据安全。新一代数据中心网络平台的设计思路和方法满足这些基本需求，并具有新的特色。显然，需要采用新一代医院业务数据中心网络架构来支撑其信息系统与业务，其建设目标是以医院业务应用为主体；以不断发展完善的智能网络技术、安全技术和灵活的资源调度为基础；以灵活实用的管理控制为手段；为医院用户提供端到端品质保证的融合数据、语音、视频等多业务的网络基础架构。
2稳固的医院业务数据中心网络平台
针对医院各应用系统业务的不同要求，新一代医院业务数据中心方案采用先进的数据中心设计思路，稳固可靠的网络架构体系，全新结构的核心交换设备、运用虚拟化技术、端点准入方案、IPS等多种网络安全技术，为医院客户构建一个高带宽、安全可靠、多业务承载、易扩展、易管理的网络基础平台。
基于这种思想我院在2010年底改造后网络平台建设如图2所示。
2.1先进的网络构架
在网络架构设计上，采用标准的三层架构设计或扁平化的二层架构（如图3所示）。三层架构分为核心层、汇聚层和接入层，适用较大规模具有多个楼宇的新院区设计（如我院网络架构）；二层架构则简化了其中的汇聚层，分为核心层和接入层，更适合大型单体楼宇的设计。各医院根据具体的网络部署情况，采用适合的设计架构。
层次化的网络架构设计，不但有效的解决了传统网络结构凌乱、维护复杂等问题，同时有利于各个网络层次制定不同的策略，核心层专注于高速交换，汇聚层可部署较为复杂的安全策略，接入层需要考虑灵活性和便利性。同时，层次化设计也增强了网络的扩展性。各层交换机之间均采用双归属双链路方式连接，一旦其中一条上连链路出现故障，故障链路的数据流便能迅速的切换到另一条链路上，避免了网络系统的单点故障，保证医院业务的正常运行。这种组网方式极大提高了网络的可靠性。
2.2虚拟化交换技术的应用
利用虚拟技术，可实现多台物理交换机虚拟成一台逻辑交换机，所有交换机具有统一的IP地址、一致的轉发表项和统一的管理界面，同时支持跨设备的链路聚合，提高了链路带宽，为整网的稳定可靠提供了重要保证。虚拟交换技术能在提升网络性能、可靠性的同时，还能降低网络建设成本和维护成本，并为将来的平滑扩展奠定良好基础。
采用虚拟化技术后，交换机之间在逻辑上被虚拟成为一台设备。在核心层可简化管理和降低维护难度，最大限度保证了核心设备可靠；在汇聚层和接入层可将传统的跨设备双链路的主备工作模式转变为跨设备链路捆绑负载分担模式，不仅提高网络的骨干带宽，而且提升了网络可靠性。以下以我院采用的H3C IRF（智能弹性架构技术）为例，介绍虚拟化技术是如何来保证医院业务数据中心的稳定可靠的。
如图4所示，传统网络部署呈环路结构，各条链路之间交织，启用VRRP和MSTP使得网络及路由设计复杂。一旦某一条链路出现故障，由于路由恢复存在收敛时间，必将引起整网的路由震荡，给医院业务会带来瞬时影响。在网络各个层次部署IRF后，可将多个网络节点虚拟化为一个节点，实现端到端的虚拟化，简化了组网结构，避免了VLAN+MSTP+VRRP的复杂组网；同时，单个节点或链路出现故障不会引起整网的路由震荡，保证了医院各项业务的顺利开展。
IRF2的高可靠性体现在链路级、协议级和设备级三个方面。
1）链路级：成员设备之间的物理端口支持聚合功能，IRF系统和上、下层设备之间的物理连接也支持聚合功能，多链路备份提高了链路的可靠性。
2）协议级：IRF系统提供实时的协议热备份功能，负责将协议的配置信息备份到其他所有的成员设备，从而实现1：N的协议可靠性。
3）设备级：IRF系统由多台成员设备组成，Master设备负责系统的运行、管理和维护，Slave设备在作为备份的同时也可以处理业务。Master设备一旦故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证通过系统的业务不中断，从而实现了设备级的1：N备份。相比传统的二层生成树技术和三层的VRRP技术，其收敛时间从N秒级缩短到毫秒级。
3结语
当前，医院信息化建设已经进入了一个新的阶段，网络平台承载着各种医疗业务系统，网络系统的稳定安全与否，直接关系到医院各项业务能否正常开展。新一代医院业务数据中心网络平台方案，为医院构建稳固、安全的基础网络平台，具备智能可控、安全可靠、资源动态可控等高品质IP网络特色，并与医院业务适度融合，为工作效率的提升打下了坚实基础。
参考文献
[1]朱兆斌.用重复呼吸法平台持续时间推算心输出量的研究[J].东南大学学报(医学版),1988,03.
[2]冯岱雅.失重条件下人体血管系统反应的仿真研究[D].第四军医大学,2005.