浅谈医院信息化网络的升级改造

摘　要：随着医院信息化飞速的发展，早期的网络设施也逐渐的跟不上应用，需要对医院网络升级以满足日益增长的需求，为此我们对医院网络进行全方面的升级，建成一个具有可靠、安全、高速的以满足未来几年内的应用，并留有一定的扩充能力的医院网络。

关键词：医院；网络升级；三层网络

      从1998年开始，医院开始建设HIS系统，从以前较为简单的应用到现在有近三十几个子系统的应用，而其医院的网络也逐渐形成规模，主要交换设备达到三十几台，其应用方案也改动过几次。最近因为出现几次网络故障，从开始查找到解决上都碰到不少问题，因此原有的网络从硬件、技术和软件上都不能满足目前医院的发展需要，必须对医院的网络进行升级和改造。结合这次的网络升级改造，在这里分享一下医院的网络升级经验。
　　
1.医院信息化网络现状
　　随着医院信息化水平的提高，医院信息系统网络规模在不断扩大，随之而来的网络安全、网络流量、网络通信速度、网络维护工作量等问题明显增加，分析原因主要有以下几点问题：
1.1  结构不合理
　　医院目前核心层主要为3COM公司的4007和7750双机方案，两台机器通过心跳线光纤相连，实现主交换故障，备用可接管。核心至各交换机都采用千兆光线连接，双绞线备用方案。
    医院网络从始建时，其中部分产品还一直使用到现在，像核心交换机3COM 4007、3COM 4400和3COM 4900等，当时架构为单核心，单链路。在08年网络扩建，更新为双链路，增加了核心交换机3COM 7750、3COM 4550、H3C S3600和H3C S5100等设备，虽然将网络改建成双链路，但因为两个产品相差比较大，特别是核心设备，在做网络设置时，有很多新技术无法实现。因为很多交换机系统版本太旧，网络功能较少和兼容性问题，因此并没有对医院划分VLAN，目前医院采用二层网络，使用B类网络地址，整个医院的计算机都工作在同一网段。
1.2  技术的缺陷
　　目前医院的信息网络采用二层交换技术的网络架构。其主要弱点是：在局域网内不能划分VLAN；同一个网段内的工作站过多会引起广播风暴，甚至导致网络瘫痪；不能有效地解决异种网络互连、安全性控制等问题。众所周知，二层交换技术是在OSI七层网络标准模型中的第二层，它只需要数据包的MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其优点是交换速度快，缺点是广播域太大，而且不能处理不同IP子网之间的数据交换。这种网络结构扁平，没有层次化概念。
　　医院网络目前采用二层交换技术的网络架构，核心交换机采用二层交换技术，由于网络规模在不断扩大，工作站数量不断增加，用抓包软件分析，发现网络中广播包所占比例很大，导致网络性能下降。另外，对于这种二层交换技术的网络，很容易发生诸如网卡故障、病毒发布等原因引起的网络广播风暴，而且一旦发生广播风暴，很难查找故障点，网络维护工作量很大。
　　因为使用二层网络和交换机的落后等原因，使得我们在增加外联单位网络时，需要在工作站上设置路由等手段才能正常工作，造成维护上的不方便。
1.3  管理不到位
   因为使用的是一个B类大网络段，工作人员在初起使用IP地址时没有合理分配，使用地址时较为随意，往往是想到什么地址就会使用什么地址，随着工作站的增加，经常会地址冲突。
   对于网络设备管理也不到位，经常是网络出了故障，不能即时发现故障点，需要一个一个点的人工现场操作才能找到原因，长时间的网络故障，对医院的业务开展有着严重的影响。

2.网络升级方案的设计和论证
2.1  方案的前期设计
　　在结构上我们也需要采用层次化模型设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层（将工作站接入网络）。
　　在技术我们也采用三层交换技术，因此，使用VLAN技术，结合数据链路层和网络层的交换设备，可搭建安全可靠的网络。划分VLAN的目的：一是提高网络安全性，不同VLAN的数据不能自由交流，需要接受第三层的检验，因此，在一定程度上加强了虚网间的隔离，有效防止外部用户入侵，提高了安全性。二是隔离广播信息，划分VLAN后，广播域缩小，有利于改善网络性能，能够将广播风暴控制在一个VLAN内部，同时使网络管理趋于简单。三是增强网络应用的灵活性，VLAN是在一个有多台交换机的局域网中统一设定的，这使得用户可以不受所连交换机的限制，不论用户节点移动到局域网中哪一台交换机上，只要仍属于原来的虚网，则应用环境没有任何改变。在划分VLAN时，要考虑VLAN对于网络流量的影响，单个VLAN不宜过大。
　　采用三层的网络架构，很大程度上避免了二层交换技术网络架构的缺陷，能改善网络整体性能。医院网络采用三层技术，可以确保计算机网络系统更加合理、安全、有效。
　　在硬、软件上也需要投入设备，解决设备陈旧可能造成的故障和监控不到位。硬件上需要更换核心交换机，增加汇聚层，部分接入层也需要增加千兆设备。软件上需要增加网管软件来监控实时的网络状况。重要的线路都需要达到千兆线路，并有热备和冗余。
2.2  方案的论证测试
　　因为医院的特殊性，为保障网络改造计划的实现、系统的顺利使用，需要对各方面的考虑，多方人员一起对医院的网络进行相关的配置和测试。模拟测试新增网络交换机和技术的工作，记录对HIS、PACS、LIS、医生站等每个应用软件系统的会有什么样的影响，并形成各个应用软件前台工作站的修改文档。
　　进行核心交换机的三层交换的配置，对相关应用软件的服务器的IP进行修改，选择一个区域的电脑和交换机进行三层交换的配置，测试各个应用软件系统相关站点的网络连接情况，各个应用软件系统运行是否正常。
　　根据医院的测试情况对医院网络的改造方案进行最后的修改，网络结构设计需要最优化，IP地址的分段和划分需要合理化，交换机及各种网络设备的连接和配置需要安全可靠。
　　
3.升级改造方案的实施
3.1  硬件设备的升级
　　根据方案，需要对硬件设备合理进行升级，淘汰陈旧的设备，降低部分设备的功能等，最后实现以两台H3C 7506交换机为核心层，实现双机热备。以H3C 7503、3COM 7750等交换机作为汇聚层，并使用H3C 5800等交换机作为汇聚层的备用交换机。使用H3C 5120、H3C 3600、H3C 3100等交换机作为接入层，实现主干千兆，百兆到桌面（部分千兆）的网络。增加光纤线路，实现双链路冗余，增加不同的位置的光纤线路作为备用线路。增加了H3C的网管软件，对交换机进行实时监控。
3.2  IP地址划分
　　新设一个B类地址段，在这个B类地址段内按不同的区域和功能划分子网。比如门诊楼设备较新较多，基本为一个楼层1个子网；内科楼较少，整体划分为1个子网；外科楼较多，划分为2个子网。原有的B类地址段作为一个子网存在新网络内，主要用在不能更改IP地址之类的设备上。
3.3  分区域和按计划的实施
　　考虑到设备较多，在升级网络时，不可能在很短的时间内将全院设备都更改完，我们需要逐步的对计算机和交换机进行新配置，从而将整个网络从二层结构逐步迁移到三层结构。将全院的分成几个区域：门诊楼、外科楼、内科楼、行政楼、仓库楼。根据划分区域又按不同的特点分时间段来进行配置，门诊楼一般都为白天上班，所以安排在非工作时间来进行；病区里一般都需要较晚实施；行政和仓库可以正常上班时间实施，也可将这些区域作为第一批来升级，如发现问题不会影响太大；一般一个区域更新之后需要观察一段时间来发现问题，所以在两个区域升级时间不能相隔太短。
　　最后升级迁移完成后，撤除交换机上的无用配置，并做好各种备份，保障交换机的平稳、高效运行。

4.实现与结论
　　此次网络升级改造变动较大，涉及面也非常广，我们能平稳的、安全的完成任务，对医院的各个系统的运行没有造成影响，改造之后再也没有出现不明的网络问题，像PACS应用升级到千兆网络后速度明显提升，管理人员对网络也一目了然。其总结主要有以下几点：
4.1  通过资深的专门从事医院信息化建设公司进行方案推荐，并吸取其它医院的成功经验。
4.2  对方案进行全方面的论证和咨询，包括从医院管理者到具体使用工作人员，从所有系统运行商到设备提供商。
4.3  方案测试需要做到面面俱到，每个应用都需要进行测试。
4.4  升级时，各工作人员分工明确，资料登记全面，严格按照计划实施，并制定应急预案。

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