医院无线网络建设方案参考.docx

医院无线网络建设方案参考编写人：文仲彦 报告日期：2011年9月2日前 言目的l 对医院无线网络建设进行介绍l 为医院实施无线网络环境建设提供参考内容l 介绍目前国内医院无线网络发展现状l 介绍目前国内医院无线网络应用情况l 列举无线网络搭建要求适用对象l 医院信息化主管领导着重关注无线医疗应用、成本分析等章节l 医院信息化建设相关人员名称解释： Wi-Fi 实时定位标签：是基于标准无线局域网(Wi-Fi)的有源电子标签。标签可以放置在任何资产和人员上，实现对资产和人员的实时定位和监控管理，也可以连接传感器，实现对环境温度、湿度等的无线远程监控，具有报警的功能，还可以传输数据、语音、视频等，应用范围极广。 无线射频识别技术（RFID）: 是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 MIMO技术：既所谓的多入多出，是运用于802.11n的核心技术，指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，依此增加数据传输率。 POE：POE(Power over Ethernet)技术，通过以太网线对所连接的设备进行远程供电，极大地减少部署终端设备的布线和管理成本。目 录1.医院信息化发展趋势42.医院无线应用分类4无线医疗应用42.1.1病区移动查房42.1.2病区移动护理42.1.3移动输液监控4无线服务应用42.2.1病区无线上网42.2.2医院移动办公42.2.3无线定位系统43.医疗无线网络要求43.1无线网络架构43.2无线协议标准43.3技术要求43.3.1覆盖范围43.3.2网络稳定43.3.3传输速度43.3.4网络安全44.无线网络设备44.1.无线控制器（AC）44.2.无线接入点（AP）44.3.交换机44.3.1POE交换机44.3.2汇聚交换机45.成本分析45.1.实施成本45.1.1实施周期45.1.2网络布线安装45.2.设备成本45.3.运维成本46.验收测试46.1.AP信号覆盖46.2.AP连通性46.3.AP传输速率46.4.漫游47.整体建议41. 医院信息化发展趋势当前大多数医院都完成了门诊、住院相关的信息基础设施建设，即HIS信息系统、LIS信息系统、PACS系统等，通过这些系统的投入使用，实现了大部分医务流程的计算机管理，病人医疗诊断记录、医嘱信息都保存在数据库中，可以方便的提供综合查询、按需打印各类单据和报表等，有效提高医院各医务环节协同工作水平和医疗服务水平。但是现有这些信息系统都是“桌面”信息系统，只能通过PC工作站来完成，因此一些病区的基本的护理文书、体温单的采集和图表生成还需要护理人员首先手工处理，再转录入系统，占用大量的护理人员工作量。随着医疗行业竞争的日趋激烈，医院之间的竞争已经从医疗人才、医疗环境的竞争转移到医院管理水平和工作效率的竞争，如何提升医院水平和提升医护人员工作效率成为许多医院管理者面临的难题，现有“桌面”信息系统支撑医疗服务已出现了“瓶颈”，无法满足进一步提高服务水平的要求。近几年，随着无线技术和移动终端的不断发展和成熟，上述问题已经能够得到有效的解决。越来越多的医院已经把构建无线网络环境纳入医院信息化建设当中。2. 医院无线应用分类医院无线网络环境搭建主要目的是为了满足医疗信息化的无线应用，适应医疗信息化发展的需要，提升医院的管理水平和工作效率，其次还可以利用该无线网络环境，更深入的应用于其他服务领域，提升医院的服务质量和管理水平。2.1 无线医疗应用2.1.1 病区移动查房在传统有限网络环境下，非移动式的工作站信息系统对查房没有直接的帮助。医生到病房仍然要拿纸张、病例，虽然这些病例可能是计算机打印出来的，但查询仍然不方便，实际上还是传统的查询模式。这种信息系统和病房的管理模式其实并没有实现信息衔接，从医生办公室到病人床前这一段“路程”没有实现数字化。而如果采用了无线系统，这些问题将会得到很好的解决。医生不再受网线的限制和困扰，可以方便、自由地携带移动信息终端（如移动信息车、IPA等）在病区内移动，利用无线网络登陆医生工作站，随时调阅病历，迅速地获取患者的住院信息、病史、检验、检查结果和其他生命体征信息，尽可能有效地与患者交流，从而获得高效率、高质量的床边探视和护理。医生还可以根据查房情况，及时将信息录入计算机，并根据病情变化当即开出检验、检查、治疗和其它医嘱，避免了查房后再次转抄医嘱或凭记忆补开医嘱、记录病程，造成重复工作甚至错误情况发生，如图是医生在利用平板电脑实现移动查房。2.1.2 病区移动护理对护士来说也存在着同样的问题，护士的工作是到病床前测体温、量血压，进行生命体征的数据采集。然后再将记录在纸上的数据输送到计算机里，这样反而增加了工作的复杂度。而如果采用无线系统，就可以让护理人员在临床服务时实时采集数据和实时录入数据，不仅优化了医护流程，提升护理人员工作效率，同时杜绝了护理人员在转抄过程中出现的医疗差错。另外还可以实现病人基本信息、医嘱信息、报告信息、生命体征信息、手术安排信息、会诊信息的随时随地查询，即时执行医嘱。如图是护士在用无线移动终端进行护理记录。2.1.3 移动输液监控患者到医院输液室输液时，护士接收病人输液的药品核对以前都是通过人工进行，一旦出现差错，后果不堪设想。输液过程中，输液进度大部分时间需要病人自己监控，因此有时会出现病人大声呼喊甚至举着输液袋到护士站去找护士的局面。通过接入无线网络，利用移动终端的识别技术，解决了输液患者身份识别和呼叫问题，为患者输液增加了一道安全防线，通过无线传感设备，还可以实现动态显示病人输液的进度情况，各颜色分别代表输液正在进行中、输液快结束、输液结束，自动提示护理人员换液。同时可以利用无线呼叫功能，患者只需按下相应的呼叫器，护士在输液室的任何地点便能接收到呼叫，手中的移动终端实时接收到无线数据，显示输液大厅中某座位号的呼叫信息，护士就能及时知道病人的需求并迅速为病人解决问题，给输液病人营造一个安静的治疗环境，如图是安装了无线传感器对输液过程进行全程的监控示意图。2.2 无线服务应用除了应用于以上医疗事务外，利用构建的无线网络平台，医院还可以实现病区无线上网、无线移动办公等业务，另外，还可以利用第三方的无线定位仪器，实现更强大的无线定位功能。2.2.1 病区无线上网传统来讲，住院是较为枯燥的生活状态，现代人们生活和娱乐越来越离不开网络，如果能提供无线上网服务，一方面排解病人、陪护人员的枯燥心情，另一方面也可以作为医院增值服务的一部分，获得一定的服务收益。2.2.2 医院移动办公随着医院的OA系统的应用，信息化管理程度越来越高，经常需要利用OA系统处理日常工作安排、收发内部邮件和公文，以前只能够在固定PC上进行查阅和操作，不能做到随时处理，利用医院搭建的无线环境，采用移动终端可以随时、随地的处理相关事务，摆脱了必须在固定场所固定设备上进行办公的限制，从而可以有效提高管理效率。2.2.3 无线定位系统利用能发出无线射频信号的Wi-Fi定位电子标签，配合搭建的无线监控网络，对其发出的无线信号进行接收，并据此对其所在位置进行实时监控和追踪，这种技术可以用于医院的新生婴儿的监控和报警、员工的定位和重点医疗物资的监控报警等。以上只列举了部分主要的应用，随着应用的深入，还可以利用无线射频识别技术（RFID）实现药品监控，医疗设备无线遥控等功能，不过就目前国内无线应用发展来看，医院当前最主要的需求肯定是无线医疗应用。因此，当前的无线网络环境建设也是首先满足医院的无线医疗应用为主，兼顾后期应用，在搭建无线网络环境的时候，需要充分考虑这点采用合适的技术，避免资源分配不合理，以满足医院无线应用的建设需要。3. 医疗无线网络要求医疗无线网络由于其特殊的应用需求和环境要求，因此整体建设思路是覆盖范围广、网络稳定、接入安全、数据传输快，基于以上考虑，主要有以下几点考虑。3.1 无线网络架构无线局域网技术经过十几年的发展，已经历了三代技术及产品的发展。第一代无线局域网主要是采用Fat AP（即“胖”AP），每一台AP都要单独进行配置，费时、费力、费成本。第二代无线局域网融入了无线网关功能但还是不能集中进行管理和配置，其管理性和安全性以及对有线网络的依赖成为了第一代和第二代WLAN产品发展的瓶颈。 第三代无线局域网采用无线交换机和FIT AP（即“瘦”AP）的架构，对传统WLAN设备的功能做了重新划分，将密集型的无线网络和安全处理功能转移到集中的无线控制器(以下简称AC)中实现，同时加入了许多重要新功能，诸如无线网管、AP间自适应、无线安管、无缝漫游，使得无线局域网的网络性能、网络管理和安全管理能力得以大幅提高，下表个Fit AP架构与Fat AP架构的技术对比表。参数Fit AP架构 Fat AP架构应用规模业界主流技术早期WLAN技术架构安装调试AP无需配置，统一在无线控制器实现，易安装需要每个AP单独安装调试日常管理管理方便只需要在无线控制器进行操作管理麻烦需要对每个AP单独管理自动信道分配和选择支持不支持自动功率调整支持不支持智能负载均衡支持不支持安全性增加射频环境监控，基于用户位置安全策略，高安全性传统加密、认证方式，普通安全性三层漫游支持不支持增值业务能力可扩展语音等丰富业务仅实现简单数据接入 因此，在无线网络构架上，建议医院选用FIT AP进行构建，下图是一个典型的FIT AP构架的无线网络环境拓扑图，可以作一些参考 ：3.2 无线协议标准目标比较常用的协议有802.11n和802.11g，其中802.11n无论在传输速度、网络覆盖范围、抗干扰、以及兼容性上都比802.11g有所加强，是未来无线网络构建的趋势。对无线医疗网而言，使用802.11n技术是理想的选择。移动查房前期，医生护士专注于病患体征、遗嘱执行的无线数据业务，随着应用不断深入和效率的提升需求，PACS影像将被要求实现移动查询，传统的802.11g技术的54MHz带宽(实际文件传输速率20-25MHz)已经无法满足及时调用PACS影像的需求。而802.11n传输速度能够达到百兆以上(实际文件传输速率高达150MHz以上，是802.11g的6倍)，无线的带宽不再是装饺子的茶壶嘴，而MIMO技术的使用，也极大的提升了WLAN的抗干扰性、穿透力和覆盖范围，因此802.11n一经推出就得以快速普及，并取得了大量商用部署成果，在医疗行业进行了广泛部署应用。近来国内大型三甲医院新建的无线查房业务，选择802.11n技术的医院超过70%，因此为了医院的应用和发展需要，建议采用802.11n协议标准的无线网络架构。3.3 技术要求3.3.1 覆盖范围 原则上要求无缝覆盖，尽量不要有信号盲点，打造一个高带宽、广覆盖、密接入的无线网络环境, 综合考虑室内实现无线网络的不同情况和特点以及各区域终端数分布不均匀等情况，采取合理的布网方式满足现在以及未来发展的需要。 另外在实施无线覆盖工程时，如无特别说明，以考虑信号覆盖范围为主，单个AP的并发用户数及每用户无线上网带宽不作为工程的重要因素予以考虑，现场测试参考6.1 AP信号覆盖进行。3.3.2 网络稳定 由于移动终端需要同HIS系统数据进行交互，随时提取病人的相关信息，因此，稳定的网络环境是无线网络应用的基础。要求应该能够快速响应、没有延时现象、无丢包现象等,另外由于需要移动的特点，要求移动终端在2个AP覆盖范围内移动时，能够达到无缝漫游，现场测试参考6.2 AP连通性和6.4漫游进行。3.3.3 传输速度 医生的移动查房涉及到影像图片的传输，另外有些医院视频监控同样采用无线网络，这些都对网络的传输速度有严格的要求。终端要求上传、下载至少够达到M级的速度，现场测试参考6.3 AP传输速率进行。3.3.4 网络安全由于整个医院构建在无线网络环境中，并且无线网络同医院的HIS网络连接，因此对于无线网络的安全设置尤为重要，防止非法接入和网络攻击。首先就是接入安全控制，对接入网络的用户终端强制实施企业安全策略，严格控制终端用户的网络使用行为，加强了网络用户终端的主动防御能力，保护网络安全，其次需要配置无线入侵检测系统，能有效地提供无线攻击检测和防范，最后还要智能流量控制，支持针对AP的下行流量限速，可以保证发往AP的流量被限制在AP处理能力范围之内，从而提高整个无线网络的安全可靠性。 那么如果医院要搭建自己的无线网络环境，除了网络布线和实施外，主要需要采购那些设备？4. 无线网络设备 由于采用的FIT AP架构，在构建全新的无线网络环境时，首先是考虑无线控制器、POE交换机和无线接入点 (AP),其他设备视医院的具体环境和应用判断。4.1. 无线控制器（AC）无线控制器作为整个无线网络的核心设备可以说是无线网络的大脑，所有的用户数据流都经由无线控制器做集中转发，根据不同的应用，分配不同的SSID并设置不同转发的类型，对核心业务的无线网络的使用情况进行控制和监管，需要特别注意的是，随着计算机网络应用的发展，核心网不仅要承载传统的语音、视频会议和数据应用，还会承载IP监控、IP/TV、备份数据等新的应用，新的应用需要高速带宽，包括为了更好地支持802.11n技术使用，位于核心的无线控制器(AC)应至少基于10G平台的体系结构，满足未来三到五年的需求,实物图片以H3C WX6103为例如图： 其他硬件商还有：华为、 netgear、思科等4.2. 无线接入点（AP） 是无线网络与移动终端连接的桥梁，主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网，类似于有线网络中的HUB,是无线局域网中最常用的设备，他外形根据布置环境和网络要求的也有所差异，下图是一些常见的AP实物参考图： 由于室内为了保证与医院整体环境协调和美观，建议采用内置天线的AP,外部走廊等由于对信号覆盖范围的要求比较高，建议采用外置天线的AP设备，具体根据医院的需求进行采购。4.3. 交换机 如前面的无线网络拓扑图所示，无线网络环境中的交换机有两类，汇聚交换机和POE交换机，分别起到不同的作用。4.3.1 POE交换机 POE交换机除了传输数据信号的同时，还要为AP设备提供直流供电因此是FIT AP架构的无线网络环境中必不可少的设备，需要根据AP的布局进行规划,POE交换机同一般的交换机外观差不多，如图是H3C S1626 POE交换机实物图：4.3.2 汇聚交换机 汇聚交换机是网络中多台POE交换机的汇聚点，用来处理来自POE交换机的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，汇聚交换机可以利用医院现有的有线网络交换机构建，也可以根据医院的网络规划，重新采购。 市场上提供无线网络设备的企业很多，如H3H、华为、思科、netgear等，医院可以根据自己的实际情况，对设备供应商进行选择。5. 成本分析 医院的无线网络环境的构建相对医院来说是一个比较大的工程，涉及到网络规划、设备购买、施工布置、后期运维等，在成本投入上医院需要考虑以下几点因素。5.1. 实施成本 医院在决定搭建无线网络环境前，应该对其有个大概的认识，了解其实施可能要涉及的人力和物力，并在时间安排上做好统一规划和协调，这样才能高质量的完成整个无线网络的实施。5.1.1 实施周期由于实施无线网络环境是一个复杂的过程，涉及整体规划、网络实施，设备采购、安装调试等各个环节，因此医院首先需要提前规划整个实施安排，下表是一个二级医院实施规划时间表，可以进行下参考。无线网络实施花费时间备注项目立项1天确定医院实施的整体目标网络公司现场勘察1天网络实施规划7天出具网络实施方案，规划布局、设备、成本等前期试点7天一个病区或科室进行试点运行招标采购14天根据医院的招标流程进行，该过程可以同布线并行实施网络布线14天根据医院环境不同，时间约有调整，可以同招标并行实施设备调试2天网络环境测试2天可以看到，整个项目的实际可用时间大概需要30天，根据医院网络实施规模、项目招标时间、项目偏差等，整体实施过程一般需要两个月左右，建议医院提早做出规划。5.1.2 网络布线安装 除了时间成本外，因为医院现有的有线网络布线能够重复利用的资源很少，几乎需要重新的布线实施，特别是无线AP到POE交换机的的布线需要综合的考虑，如何走线、AP如何布局等，这些医院可以同网络实施商进行协商规划，因此选择合适的网络实施商，对整个项目的整体质量把握是一个重要的环节。5.2. 设备成本无线网络设备的投入是整个无线网络建设的主题，如前面介绍的AP、无线控制器、POE交换机以及可能新增的汇聚交换机等都需要进行采购，另外还需要考虑无线移动终端和对应应用软件，常见的移动终端有笔记本电脑、PDA、 手机等，这些都需要医院考虑，下表是一个二级医院住院楼试点和正式实施所需设备的采购清单，可以做一些参考。医院在确定正式实施无线网络后，可以先对某个重点科室或病区进行试点运行，以评估无线网络在医院的应用，再全面的实施。在进行试点时，需要采购的设备清单如下：住院楼单层或单病区，建面1400平方米设备类型设备型号数量概算备注参考价格无线控制器H3C WX61031台3.8w无线APH3C WA2620-AGN8台具体的AP数量以实地勘测为准3.2wPOE交换机H3C S1626-PWR1台全千兆POE供电，具体数量以实地勘测为准0.3w设备总造价约7.1w正式网络布局时，需要计算POE交换机和无线AP的数量，需要进行详细的规划，建议每层楼配置单独的POE交换机，每层楼包括走廊、大厅一般AP数量在78个左右，如图是一家二级医院的住院部平面图，安装的AP的位置如图所示：实际的AP具体数量需要根据医院的实际环境和楼层面积网络实施公司进行规划，以上面的情况为例的设备清单如下：住院大楼，5层，每层建筑面积1400多平米设备类型设备型号数量概算备注参考价格无线控制器H3C WX61031台考虑控制器冗余的情况下建议配2台。3.8w无线APH3C WA2620-AGN8*5=40台具体的AP数量以实地勘测为准16wPOE交换机H3C S1626-PWR5台全千兆POE供电，具体数量以实地勘测为准1.5w无线核心交换机H3C S7506E-S1台实现无线独立组网，做为有线备份，保障高可用2.3w设备总造价约23.6w以上造价只是一个估算，根据供应商的不同，实际环境区别，以及设备的更新周期不同，具体无线网络实施造价请咨询网络硬件供应商。5.3. 运维成本除了前面提及的成本外，无线网络环境搭建好后，还需要对其进行管理维护，包括日常的网络监控、设备的配置和更换、以及后续的网络升级等等，都需要投入精力管理，寻求一个好的网络合作伙伴，后期维护过程中能够及时的处理相关问题，是医院在选择实施规划时应该首先考虑的因素。根据以上提到的几点成本要求，医院可以根据自身的实际环境，大致估算出无线网络实施的成本，然后再同网络设备供应商进行具体的规划。6. 验收测试网络实施的是否达到效果，搭建的网络基本性能是否满足使用要求，是整个无线网络验收的标准，无线网络的基本性能包括AP信号覆盖、AP连通性、AP传输速率、漫游等，在验收网络的时候这些方面都应该进行相应的测试，看是否达到网络要求。6.1. AP信号覆盖测试需求描述由于每个具体无线覆盖区域的建筑结构和使用的建筑材料不同，因此在做无线网络规化之前，建议先进行一次现场查勘，测试AP在实际环境中信号覆盖情况。在无线网络部署完成后，也需要进行一次无线信号强度测试，以便能及时发现问题，对网络部署进行优化。测试目的查勘AP在实际安装环境中的信号覆盖情况所需设备 AP若干个，数量根据覆盖区域而定 1台无线控制器 1 台安装Network Stumbler的笔记本电脑（须配有无线网卡）描述和测试步骤测试方法如下： 在查勘现场搭建无线网络； 把AP安装或放置在规划中计划安装AP的位置； 笔记本打开Network Stumbler软件，在AP周围的位置（包括走廊和房间）查看无线信号覆盖强度； 做好测试记录和测试报告；预期结果目标区域覆盖效果由测试工程师和客户进行协商；建议在设计目标覆盖区域内95%以上位置，接收信号强度大于等于-70dBm。6.2. AP连通性测试目的测试AP的连通性所需设备 AP若干个，数量根据覆盖区域而定 1台无线控制器 1 台安装装配有无线网卡的笔记本电脑描述和测试步骤测试方法如下： 笔记本通过认证连接到无线网络； 选取特点的测试点； 笔记本电脑通过无线网卡分别ping无线控制器的IP地址或控制器上联缺省网关的IP地址，ping包次数为100次； 完成后，按照同样方法再测试其他测试点； 记录响应时间（时延）、丢包率等参数，记录下表；预期结果Ping包的丢包率不大于3%。6.3. AP传输速率测试目的检测AP的传输速率所需设备 1个AP 1台无线控制器 1 台装有FTP软件Serv-U的PC 1台装有FTP客户端CuteFTP的无线端口（笔记本电脑）描述和测试步骤测试方法如图拓扑： 使AP注册到控制器上，参看AP状态，确认AP已经正常工作； 将带无线网卡的笔记本电脑（FTP客户端电脑）连接到AP，检测该PC是否已经能够自动获取IP地址，通过ping FTP服务器来检验FTP客户端和服务器之间确认能正常通信； 配置FTP服务器，建立用户账号 FTP客户端使用CuteFTP从FTP服务器上下载文件 做好测试记录预期结果CuteFTP显示的下载速率为bps，由于1B=8b，所以计算正确的下载速率可以在CuteFTP显示