无源光网络在某综合医院中的设计与应用

任立全，张 钊

(山东省建筑设计研究院有限公司，济南 250001)

0 引言

综合医院人员复杂、设备量大、信息密集且实时性高，建设低能耗的绿色智能化医院，为患者和家属营造一个舒适、方便、安全的就医环境，为医护人员营造一个便捷、高效、安全的工作环境，为物业管理人员提供一个高可靠性、操作简单、信息全面的管理平台日益重要。而医院的信息网络系统规划及建设是医院信息化建设的重中之重。笔者以某综合医院的实际工程案例来探讨信息网络系统规划及GPON无源光网络的具体应用。

1 GPON无源光网络的系统构成及特点

GPON网是一种采用点到多点拓扑架构的无源全光网络接入技术，由局侧的OLT(光线路终端)、用户侧的光网络单元ONU和光分配网络ODN组成。无源是指光分配网络ODN中不含有任何有源电子元器件及电源，全部由光纤和分光器等无源器件组成。

GPON网在ONU到OLT上行方向采用时分多址TDMA接入方式，OLT到ONU下行方向采用TDM广播方式,能够组成星型、树型和总线型等拓扑结构，其中典型结构为树型结构。GPON网的光传输系统使用单模光纤，一般采用波分复用技术实现单芯光纤双向的上下行传输。上行传输使用1 260～1 360nm波长，下行传输使用1 480～1 500nm 波长，GPON系统还可使用1 540～1 560nm 波长实现CATV业务的承载。

GPON无源光网络具有的主要技术特点包括：(1)业务支持能力较强，具有全业务接入能力。GPON系统能够提供包括ATM业务、IP业务以及CATV等在内的全业务接入能力。(2)能提供较高的带宽和较远的覆盖距离。GPON系统可以提供下行2.5Gbit/s,上行1.25Gbit/s 的带宽。GPON系统可以支持20km的传输。(3)带宽分配灵活，能够较好的保证不同类型和等级业务的服务质量。(4)光分配网络的无源特性能够减少故障点，易于维护。GPON系统在光传输过程中可有效避免电磁干扰和雷电影响，降低传输线路的故障率，可以节省运营和管理成本。(5)GPON网可以采用级联的ODN结构，分光器可以级联，大大节省主干光缆。(6)GPON网扩展能力强，易于升级。系统的模块化程度较高，树型结构系统易于扩展。

2 GPON无源光网络与传统网络的架构对比

在GPON无源光网络系统中，OLT代替传统的汇聚交换机，无源分光器代替接入交换机。ONU可提供所有业务的接入，通过有线或者无线方式接入用户的数据、语音及视频等业务。网络架构对比图如图1所示。

图1 GPON无源光网络与传统网络架构对比图

GPON无源光网络结构扁平化，运维相对简易，减少了业务转发节点，降低了时延，提高了数据传输质量，使网络结构转变为面向云业务的转发结构，为后期的业务发展及扩展奠定了基础。两种网络结构中所用主要设备类型的区别如表1所示。

两种网络结构中所用主要设备类型区别 表1

3 GPON无源光网络与传统网络性能对比

GPON无源全光网络与传统LAN网络在技术标准上主要区别如表2所示。

GPON无源全光网络与传统LAN网络在技术标准上主要区别 表2

OLT和ONU的转发原理和交换机类似，内核是基于以太网/IP的转发，整个POL系统的用户侧和网络侧均可提供标准的以太网接口。主要的区别在于汇聚交换机和接入交换机之间的接口协议也是以太网，是一种点对点拓扑。而OLT和ONU之间采用PON协议，是一种点对多点拓扑。

设备网络性能方面的区别如表3所示。

4 综合医院信息网络系统方案规划及实施

4.1 医院信息网络系统方案规划

某综合医院一期建设项目主要包括门诊医技楼、病房综合楼和科研宿舍楼，总建筑面积约12.3万m2，内部使用功能复杂、医疗设备众多、机电设备数量多且分布位置分散。信息网络机房和有线电视机房设置在医技楼二层，灾备机房设置在病房综合楼地下一层，消防控制室(兼安防监控室)和BA控制室设置在病房综合楼一层，弱电进线间设置在医技楼地下一层。

根据医院的使用功能和业主的实际需求，经过多次技术方案交流，最终确定建设三套计算机网络系统，包括数据网、设备控制网和视讯网，三套网络在硬件上物理隔离，组成相互独立的局域网。其中数据网由医院内网、外网和IP语音网组成，采用无源光网络GPON网的系统设计架构，对医院内网、外网和IP语音网进行融合，采用逻辑隔离。数据网采用双OLT、双核心的拓扑结构，其核心交换机和OLT均部署在医技楼二层网络信息机房，核心交换机到OLT，OLT到楼层分光器均采用万兆单模光纤。数据网的分光器通过两条光纤线路分别接入到2台OLT；OLT设备再通过两条光纤线路分别接入到2台核心交换机。数据网系统架构拓扑图如图2所示。

设备网络性能方面的区别 表3

图2 数据网系统架构拓扑图

设备控制网主要为安全防范系统、建筑设备管理系统等智能化系统专用；视讯网主要为有线电视系统、信息发布及导引系统、视频示教系统及远程会诊等系统专用。设备控制网和视讯网均采用传统组网方式，即采用三层星型结构，分别为核心层、汇聚层和接入层。设备控制网和视讯网的系统架构拓扑图如图3～4所示。

图3 视讯网系统架构拓扑图

图4 设备控制网系统架构拓扑图

4.2 医院数据网信息点位的实施及配置原则

为了更好地实施GPON无源光网络方案，在功能房间或操作台内加装光纤弱电箱，铜缆从光纤弱电箱引至到桌面信息点，大大减少了铜缆的距离，传统方案铜缆是从弱电间引至信息点，距离较长，水平线缆较多，会对弱电间及水平槽盒造成较大压力，光纤弱电箱分散了弱电间的压力。根据现行规范标准以及功能房间的使用需求，信息点位配置原则如表4所示。

通过以上医疗场所的信息点位配置，可以看出光纤不能直接敷设到大厅、公共候诊区及诊室门口等区域。若光纤直接敷设到位，光纤弱电箱可能会影响装修效果或者造成检修不便。

5 结束语

信息点位配置原则 表4