上海交大附屬新華醫(yī)院綜合樓宇數(shù)據(jù)中心規(guī)劃
一、前言
數(shù)據(jù)中心（DATA CENTER）是醫(yī)院信息系統(tǒng)的一個重要部分，醫(yī)院的建筑樓宇有別于其它行業(yè)，一座各種功能齊全的綜合樓宇它通常可分為急診樓、門診樓、病房樓、辦公樓等，由于每個醫(yī)院占地面積的限制，在醫(yī)院智能樓宇建筑設(shè)計(jì)的同時，就要充分考慮數(shù)據(jù)中心的功能定位與實(shí)施流程，合理進(jìn)行數(shù)據(jù)機(jī)房的規(guī)劃，為醫(yī)院未來信息化應(yīng)用做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心主要功能是滿足醫(yī)院的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全,而數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)中心最基礎(chǔ)也是最重要的內(nèi)容，因此本文重點(diǎn)結(jié)合醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的建設(shè)來論述結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸中的重要作用。同時結(jié)合項(xiàng)目的具體過程，探討數(shù)據(jù)中心建設(shè)的實(shí)施技巧。
二、需求分析
上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院新建的綜合樓宇建筑面積為：2.64萬平方米，共分12個層面，每個樓層的功能定位都是各不相同的，一樓、二樓是急診區(qū)域，有搶救室、急診診室、有掛號收費(fèi)及藥房、還有醫(yī)技（檢驗(yàn)、放射、超聲、心電圖等）；三樓是兒科診室；四樓是介入診治中心與急診手術(shù)室；五樓是小兒臨補(bǔ)室；六樓是日間病房；七樓是急診病區(qū)與急診ICU；八樓是腫瘤病房；九樓是內(nèi)鏡診治中心；十樓是血液透析中心；十一樓是體檢中心；十二樓是特需診療，在這樓宇中形成了一個多功能的、設(shè)施先進(jìn)，環(huán)境優(yōu)雅，功能齊全的新型醫(yī)療區(qū)域。
大樓內(nèi)共計(jì)需要六類信息點(diǎn)1200 個。在這棟建筑的綜合樓宇中其功能復(fù)雜、應(yīng)用內(nèi)容繁多，有對信息安全及實(shí)時性要求高的急診系統(tǒng)；有對網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬高要求的PACS；還有多串口的傳輸?shù)腃IS；還有視音頻同步傳輸?shù)慕槿胄畔?；還有手術(shù)遠(yuǎn)程直播/點(diǎn)播系統(tǒng)等，同時我們又可以根據(jù)不同的建筑環(huán)境，進(jìn)行綜合布線設(shè)計(jì)，對掛號收費(fèi)及藥房可根據(jù)窗口數(shù)量進(jìn)行布點(diǎn)，同時要考慮LED屏和相關(guān)的導(dǎo)向系統(tǒng)；對醫(yī)技部門要根據(jù)儀器設(shè)備及電腦擺放位置進(jìn)行布點(diǎn)；對手術(shù)室、ICU、急救室等要充分利用吊臂環(huán)境，同時要考慮HIS、PACS、CIS以及手術(shù)轉(zhuǎn)播的要求；對內(nèi)鏡、介入等視頻，要充分考慮雙向音頻傳輸；對病區(qū)和特診等區(qū)域，要考慮布線系統(tǒng)能支持今后無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)施方案。 #p#
三、規(guī)劃和設(shè)計(jì)
根據(jù)上述需求分析，我們在數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)設(shè)計(jì)上，充分考慮了系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性、安全性、靈活性和先進(jìn)性，并且從醫(yī)院建筑群體的實(shí)際情況出發(fā)，整體采用三級架構(gòu)，即：
第 1 級 中心機(jī)房——負(fù)責(zé)整個醫(yī)院的信息網(wǎng)絡(luò)維運(yùn)，共享網(wǎng)絡(luò)資源和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理；
第 2 級 各樓的匯集中心——負(fù)責(zé)本樓信息匯聚交換；
第 3 級 各弱電接入間——將各樓層的信息終端接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提供信息服務(wù)?！ ?/P>
我院的核心層交換設(shè)備位于行政樓主機(jī)房內(nèi)，核心層與匯聚層交換設(shè)備之間采用全冗余網(wǎng)狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，室外主干光纜采用單模光纜，室內(nèi)主干光纜采用多模光纜，規(guī)劃數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到1000Mbps，確保主干網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的高速交換。網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了核心層的冗余，保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，匯聚層以下的網(wǎng)絡(luò)以拓展星型結(jié)構(gòu)向各個應(yīng)用區(qū)域拓展。
為了保證醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)安全，我們自核心網(wǎng)絡(luò)到匯聚層構(gòu)成醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)核心交換區(qū)，核心交換機(jī)和匯聚交換機(jī)均采用雙機(jī)互備架構(gòu)，主干布線鏈路采用雙鏈路、互備冗余的架構(gòu)；從匯聚層到接入層，同樣也采用了雙鏈路、互備冗余的架構(gòu)。通過此雙鏈路、互備冗余的邏輯架構(gòu)和物理架構(gòu)充分保證醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高可用性。
考慮到醫(yī)院信息系統(tǒng)應(yīng)用的不斷提升，將對網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的需求也不斷提升，因此數(shù)據(jù)中心在傳輸鏈路的規(guī)劃上，采用結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)六類傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在樓宇之間室外主干鏈路采用單模光纖（目前運(yùn)行千兆1G，未來可以支持到萬兆10G和十萬兆100G），大樓內(nèi)垂直數(shù)據(jù)主干采用支持萬兆傳輸?shù)募す鈨?yōu)化多模光纖（目前運(yùn)行千兆1G，未來可以升級到萬兆10G），水平子系統(tǒng)為全六類線纜產(chǎn)品的系統(tǒng)架構(gòu)（目前運(yùn)行百兆1G，未來可以升級到千兆1G），整體布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)上充分考慮了未來的擴(kuò)展升級空間，為今后醫(yī)院信息化的應(yīng)用拓展和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是依據(jù)TIA-568B六個子系統(tǒng)，即工作區(qū)、水平區(qū)、主干區(qū)、管理區(qū)、主設(shè)備間、進(jìn)線間來進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，從功能上也主要是滿足數(shù)據(jù)和語音的應(yīng)用需求，這使得綜合布線系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時簡單明了，易規(guī)劃、易實(shí)施，同時也因?yàn)榫C合布線系統(tǒng)作為通信系統(tǒng)的傳輸承載平臺，有其相對的獨(dú)立性，這也使得我們在實(shí)際的許多項(xiàng)目中看到，綜合布線的設(shè)計(jì)往往是千篇一律，并沒有真正從用戶應(yīng)用的角度，針對具體項(xiàng)目本身的特點(diǎn)來進(jìn)行考慮。以下是上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院數(shù)據(jù)中心規(guī)劃之一，結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖：
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四、實(shí)施技巧
下面，我們將著重從醫(yī)院信息化應(yīng)用分析、信息點(diǎn)設(shè)置規(guī)劃、綜合布線整體規(guī)劃、產(chǎn)品選型等幾方面，來整體考慮如何實(shí)施醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
1、信息點(diǎn)設(shè)置
有效地進(jìn)行信息點(diǎn)設(shè)置，是醫(yī)院數(shù)據(jù)中心所面臨的一個實(shí)際問題。也是決定數(shù)據(jù)中心規(guī)模的關(guān)鍵因素。一般我們根據(jù)各職能部門對信息點(diǎn)的功能需求來決定信息點(diǎn)的位置、數(shù)量、類型。醫(yī)院信息點(diǎn)的類型一般分為數(shù)據(jù)內(nèi)網(wǎng)、數(shù)據(jù)外網(wǎng)、語音（電話）三種類型?？紤]到VOIP技術(shù)的發(fā)展，我們將語音（電話）的類型也定義為六類,并采用標(biāo)簽根據(jù)色標(biāo)管理方法把數(shù)據(jù)內(nèi)網(wǎng)、數(shù)據(jù)外網(wǎng)、語音（電話）三種類型的信息點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)一標(biāo)注，這樣不僅便于管理更重要的是方便使用者識別，體現(xiàn)了“科技以人為本”。我們在上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院綜合樓宇的信息點(diǎn)設(shè)置采用了如下規(guī)則：
1）診室，單人診室、雙人診室、三人診室，一般每人分配一個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，每房間分配一個電話端口，并預(yù)留一個端口備用。如要求較高，也可以考慮每人分配一個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)端口和一個外網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，每房間分配一個電話端口，并預(yù)留一個端口?！ ?/P>
2）候診區(qū)和接待區(qū)，可根據(jù)功能的定位和醫(yī)療流程以及物理建筑位置，設(shè)置多個雙口信息面板，放置多個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)端口和多個電話端口。候診區(qū)，應(yīng)適當(dāng)考慮多媒體大屏顯示、護(hù)士叫號、公用電話、觸摸屏以及POS機(jī)信息點(diǎn)?！ ?/P>
3）掛號、收費(fèi)、取藥窗口，一般每個窗口分配一個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，每房間可根據(jù)窗口數(shù)分配電話端口，要考慮POS機(jī)應(yīng)用，還要為管理電腦分配相應(yīng)的數(shù)據(jù)口，并預(yù)留一到二個端口?！ ?/P>
4）手術(shù)、ICU、內(nèi)鏡、介入等區(qū)域，每間內(nèi)設(shè)置四到六個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，要充分考慮儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)影像以及視音頻轉(zhuǎn)換等功能需求?！ ?/P>
5）病房，分為普通病房、特需病房和家屬接待區(qū)，一般床位分配一個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)端口，每房間分配一個電話端口，并預(yù)留一個端口備用。家屬接待區(qū)考慮公用電話和公共信息查詢信息點(diǎn)?！ ?/P>
6）其他，根據(jù)需要設(shè)定?！?/P>
2、機(jī)房的設(shè)置
如果把信息點(diǎn)設(shè)置看成是一個點(diǎn)的規(guī)劃，那么機(jī)房的設(shè)置就應(yīng)該是一個面的規(guī)劃。合理的機(jī)房設(shè)置不僅能有效地提高數(shù)據(jù)傳輸效率，對醫(yī)院來說更重要的是節(jié)省寶貴的空間和寶貴的能源。由于數(shù)據(jù)中心的傳輸系統(tǒng)采用的是星形結(jié)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)上主要是先確定主機(jī)房的位置，再確定弱電管理間的位置，再考慮中間的線纜即主干線纜和水平線纜，這樣一個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就可以設(shè)計(jì)好了?！ ?/P>
當(dāng)前，一種全新的綠色機(jī)房理念正在被人們重視，作為醫(yī)院，更應(yīng)大力推廣節(jié)能環(huán)保機(jī)房。據(jù)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)分析，有效的通風(fēng)可以減少機(jī)房空調(diào)耗能40%左右。在數(shù)據(jù)機(jī)房中，大量的線纜將占據(jù)不少空間，也是吸收空調(diào)能源的主要物體。因此，科學(xué)的走線設(shè)計(jì)對能源消耗有重要的影響。在上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院新建的綜合樓宇數(shù)據(jù)機(jī)房中，我們采用了“上走線”的設(shè)計(jì)思路，即：在每個機(jī)房的機(jī)架上方安裝金屬梯級橋架，所有線纜通過彎曲通道（滿足線纜和光纖彎曲半徑技術(shù)指標(biāo)）進(jìn)入機(jī)架的垂直管理線槽，然后再通過理線器分別進(jìn)入每一對應(yīng)層的水平管理線槽，最后端接在配線架上。
其優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)約能源（盡量擴(kuò)大自然通風(fēng)和空氣對流）、節(jié)省空間、減少路由、便于維護(hù)、美觀大方。機(jī)房內(nèi)的有源設(shè)備（如：服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）、不間斷電源、空調(diào)、除濕機(jī)等都是十分重要的機(jī)房設(shè)施。因此，除了對布線系統(tǒng)合理布局，利用自然通風(fēng)和減少空調(diào)負(fù)荷外，我們目前正在與專業(yè)單位一起在研究機(jī)房能源檢測管理技術(shù)的應(yīng)用，對每個機(jī)房的有源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時檢測和管理，把主機(jī)房和衛(wèi)星機(jī)房的能耗數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)采集到能源檢測平臺上，合理平衡電源的負(fù)荷系數(shù)，達(dá)到對分散在各個機(jī)房的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理的目的。此外，為了便于管理和識別以及今后的維護(hù)，我們?yōu)槊恳粋€機(jī)房、機(jī)架、橋架、線纜、每一個配線端口按區(qū)域和布線規(guī)則做了明確的標(biāo)簽并制作了詳細(xì)的機(jī)房文檔。
主機(jī)房（MDF）的設(shè)置——由于網(wǎng)絡(luò)采用了三層架構(gòu)，因此從系統(tǒng)安全性考慮，醫(yī)院建筑群的主機(jī)房設(shè)置在其它樓宇中，而綜合樓的匯聚主機(jī)房設(shè)置在整個大樓的中心層（四樓）。這就充分兼顧到了數(shù)據(jù)傳輸具有最好的效率、空間的利用、管理的方便和能源的節(jié)約（如：放在地下需要較高的照明和較強(qiáng)的空調(diào)）。此外，實(shí)施過程中要充分重視機(jī)柜的布局、線纜的端接和固定、標(biāo)簽的制作、色標(biāo)的管理等等細(xì)節(jié)。下圖是匯聚主機(jī)房的施工圖：
衛(wèi)星機(jī)房（IDF）的設(shè)置——綜合樓共12層，由于1~3層樓宇跨度超過100米，因此在樓宇建筑設(shè)計(jì)時，要求一個樓層左右分別設(shè)置2個IDF，管理1~3層；6層左右分別設(shè)置1個IDF，管理5~7層；9層左右分別設(shè)置1個IDF，管理8~10層；11層左右分別設(shè)置1個IDF，管理11~12層。有條件環(huán)境，可以將弱電管理間與弱電豎井分開，同時應(yīng)盡量靠近弱電豎井，弱電井是為主干線纜的布放通道，關(guān)系到主干路由，弱電的管理間內(nèi)設(shè)置配線架，這樣確保了水平線纜敷設(shè)不超過90米。下圖是其中一個衛(wèi)星機(jī)房（IDF）的施工圖：
主干線纜的設(shè)置 —— 目前，語音主干一般采用大對數(shù)UTP線纜。數(shù)據(jù)主干采用光纜傳輸，根據(jù)其應(yīng)用及傳輸距離等因素，室內(nèi)采用2根6芯萬兆多模光纜（激光優(yōu)化50/125）加4根6類UTP銅纜作為備份，室外傳輸采用6芯室外單模光纜傳輸，未來可以支持10G甚至100G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用?！ ?/P>
水平線纜的設(shè)置 —— 水平線纜大量使用6類4對UTP敷設(shè)，整個水平信道提供250MHz以上的帶寬，配合千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，完全可以滿足傳輸1000Mbps速率的需求。語音及數(shù)據(jù)點(diǎn)采用同種介質(zhì)布線，可以達(dá)到語音/數(shù)據(jù)點(diǎn)的靈活互換的功能。
五、結(jié)語
上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院新建的綜合樓建成竣工，投入使用，至今已經(jīng)運(yùn)行一年時間了。作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用者和管理者，我們經(jīng)過評估認(rèn)為，該大樓智能化信息系統(tǒng)的支撐平臺的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及綜合布線系統(tǒng)，充分達(dá)到了當(dāng)初規(guī)劃設(shè)計(jì)的功能、目標(biāo)，為綜合樓宇多功能的運(yùn)行使用提供了可靠保證。醫(yī)院的信息化建設(shè)正處于高速發(fā)展的狀態(tài)，應(yīng)用范疇不斷擴(kuò)張，從數(shù)據(jù)到圖像、從視音頻傳輸?shù)绞中g(shù)遠(yuǎn)程直播/點(diǎn)播，對網(wǎng)絡(luò)的要求也不斷提高，綜合樓將成為整個醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)升級的起點(diǎn)。
本文通過對本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)中心傳輸系統(tǒng)—結(jié)構(gòu)化綜合布線及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施等方面的反思與回顧，為未來這方面的項(xiàng)目的建設(shè)者，提供一定的借鑒參考。
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