XXX醫(yī)院無線網(wǎng)建設方案

1、XXXX醫(yī)院無線查房系統(tǒng)簡介神州數(shù)碼網(wǎng)絡有限公司2015年11月需求分析無線查房是醫(yī)院HIS 系統(tǒng)的一項應用。隨著電子病歷在醫(yī)院的普及，醫(yī)療影像和心電圖等也逐步變?yōu)閿?shù)字化圖像，而數(shù)字化價值的真正體現(xiàn)主要在于醫(yī)生在診斷和查房時能夠隨時調(diào)閱病人相關病歷。現(xiàn)在已有不少醫(yī)院成功地實現(xiàn)了無線查房系統(tǒng)，醫(yī)生只需輕輕點擊隨身攜帶的平板電腦或PDA，就可調(diào)閱病人的病歷、醫(yī)囑和各種檢查、化驗以及護理等信息，同時可以直接在床邊下醫(yī)囑，記錄病情變化，并即時傳輸至科室和醫(yī)院的管理終端。有了這套無線查房系統(tǒng)，醫(yī)生再也不用抱著厚厚的病歷和醫(yī)囑走進病房，他們可以利用手中的工具，更高效更便捷地工作。一、 無線查房系統(tǒng)需求分析

2、移動醫(yī)療覆蓋的范圍極為廣泛，如病區(qū)移動查房、院外移動醫(yī)療及辦公應用、母嬰管理、特殊病人管理、醫(yī)院特殊重地管理、醫(yī)療設備管理、特殊藥品監(jiān)管等等，而醫(yī)院目前較為緊迫的是為了提高工作效率、減低醫(yī)療錯誤，如何解決醫(yī)生護士病區(qū)移動查房的需求?；谌缟系臉I(yè)務需求，衍生出移動護理和無線查房的需求，即將病區(qū)進行無線信號覆蓋，醫(yī)生通過移動醫(yī)療推車及平板電腦，實行病人床邊醫(yī)療服務，包括病歷查看、書寫、查看檢驗檢查報告、醫(yī)囑錄入等。護士進行床邊醫(yī)囑執(zhí)行時，首先用移動終端掃描病人二維或RFID 腕帶確認病人身份，然后再掃描病人藥物條碼，核對醫(yī)囑執(zhí)行（記錄所有醫(yī)囑執(zhí)行信息、執(zhí)行時間信息以及執(zhí)行護士的身份信息）。給藥流程

3、結(jié)束后，所有流程信息均被記錄在HIS 中，便于醫(yī)院管理查詢以及事后的追蹤，當然護士也可通過移動終端直接在患者床邊采集和錄入病人體征數(shù)據(jù)等關鍵信息。二、 病區(qū)內(nèi)無線AP位置部署方案 從病房布局來看，常見的病房布局主要有以下兩種。 目前，我國醫(yī)院樓宇主要分為板型建筑布局和不規(guī)則建筑布局兩類，病房主要呈現(xiàn)以下特點：（1） 病區(qū)內(nèi)病房密度較高，墻體為磚墻結(jié)構，且每間房間自帶衛(wèi)生間病區(qū)內(nèi)會存在更多墻體障礙物，必須通過增加無線AP的部署數(shù)量或適當?shù)男盘柟Ψ忠詼p少信號覆蓋的盲區(qū)。（2） 醫(yī)生、護士的護理地點機動性很強流動護理要求較高，為實現(xiàn)醫(yī)生、護士在不同房間間走動時實現(xiàn)AP的自動漫游，必須采用無線控制器A

4、C+Fit AP集中的方式進行批量部署，同時這種集中式的管理方式也會大大降低大量AP部署后的后期維護成本。（3） 病區(qū)內(nèi)防火防災安全性要求高從安全性角度考慮，在減少強電接入的點的數(shù)量的同時，應盡量避免繁雜布線導致的火災隱患和影響病區(qū)的美觀性。建議通過 POE交換機進行雙絞線直流饋電方式進行饋電部署設計，同時為便于管理期間，建議無線AP和PoE饋電交換機盡量采用同一廠商實現(xiàn)，以便于增強有線無線一體化管理的便捷性。（4） PDA等智能終端無線網(wǎng)卡發(fā)射和接收強度較筆記本的網(wǎng)卡弱為確保無線設備對人體和其他醫(yī)療器械不會造成輻射和信號干擾，PDA等手持終端的功率普遍為2030mw，相對較小，這樣就對AP的

5、部署位置和密度提出了一定要求。同時從病區(qū)未來高密度上網(wǎng)的負載分擔和增加接入用戶量角度以及新型醫(yī)療終端技術的發(fā)展帶來的擴展性考慮，建議采用802.11n雙頻AP。1. 樓宇呈板型建筑布局，病房均勻分布在兩側(cè)圖1 非字型病房布局如圖1所示，對此類病房布局結(jié)構，無線AP的部署主要有三種方式，如表1所示。（1） 方式一：走廊吊頂 優(yōu)點：布線施工方便，AP部署數(shù)量最少，成本最低 缺點：因每個病房均存在衛(wèi)生間，信號衰減大，跨樓層干擾比較嚴重，導致信號不夠穩(wěn)定。（2） 方式二：室內(nèi)功分（推薦） 優(yōu)點：每病房信號覆蓋均勻、穩(wěn)定、無死角，不容易受到外界干擾，能夠滿足所有業(yè)務的需求。 缺點：布線繁雜，施工成本最高

6、，天線入室后需要配套的隱蔽方案或者美化方案。（3） 方式三：室內(nèi)吊頂 優(yōu)點：每病房覆蓋強度較好、無死角，。 缺點：病房內(nèi)安裝AP，隱蔽工作復雜、AP部署數(shù)量較多導致設備成本增加。2. 樓宇呈不規(guī)則建筑布局，病房不均勻的分布在一側(cè)圖2 E字形病房布局如圖2所示，對此類病房布局結(jié)構，無線AP的部署主要有三種方式，如表2所示。（1） 方式一：走廊吊頂 優(yōu)點：布線施工方便，布線成本最低，同頻干擾對信號穩(wěn)定性造成的影響較大。 缺點：AP部署數(shù)量較多，整體成本較高。（2） 方式二：室內(nèi)功分 優(yōu)點：每病房信號覆蓋均勻、無死角。 缺點：布線施工復雜，進入室內(nèi)的天線需要美化或者隱藏。（3） 方式三：室內(nèi)吊頂（推

7、薦） 優(yōu)點：每病房覆蓋強度較好、無死角，AP部署數(shù)量最少。 缺點：遷線入室布線較方式一復雜些，AP需要隱蔽。鑒于上，綜合性價比，可以得出如下結(jié)論：（1） 對于病房均勻分布于兩側(cè)的房間布局，采用室內(nèi)功分的部署方式性價比最高。（2） 對于病房不均勻分布于單側(cè)的房間布局，采用室內(nèi)吊頂?shù)牟渴鸱绞叫詢r比最高。在完成無線AP的點位設計部署后，還需要考慮的就是AP的供電問題，由于病區(qū)內(nèi)房間密集，如何避免故障點及其降低饋電成本和增加病區(qū)內(nèi)的布線美觀性也是我們需要重點考慮的范疇。3. 無線AP饋電方式目前主流的三種供電方式有三類，如表3所示。(1) 方式一：PoE饋電交換機，鑒于802.11n 理論速率為300

8、M600M，建議采用千兆PoE饋電交換機，適用于同一樓層無線AP較多的場合。 優(yōu)點：故障點最少，樓層配線間極為整潔，支持供電周期管理。 缺點：PoE交換機較普通交換機成本偏高一些。(2) 方式二：PoE饋電盒，適用于同一樓層無線AP較少的場合。 優(yōu)點：饋電盒較PoE交換機成本低廉。 缺點：增加了單點故障點，樓層配線間整潔性較差。(3) 方式三：強電供電，適用于周邊1米內(nèi)已存在強電接入點的場合。 優(yōu)點：如果頂部已存在強電接入點時，成本最低。 缺點：如果頂部不存在強電接入點時，重新頂部強電布線工作量大，且易造成安全隱患。鑒于上，綜合性價比，從避免增加單點故障點和避免影響樓層配線間整潔性角度考慮，建

9、議采用PoE交換機方式進行部署。三、 病區(qū)可視化無線管理方案對于病區(qū)的無線網(wǎng)絡，如果沒有一套合理完善的無線管理方案，AP的無線覆蓋范圍、位置空間、頻譜狀態(tài)、終端定位等需求都無法進行可視化操作和管理，這種看不見摸不著的狀態(tài)，必然會加大后期的維護難度，可見，合理的無線管理解決方案應該具備以下幾個特點。 直觀可視化的圖形化管理界面如圖3所示，每個病房的AP的物理位置、覆蓋強度、覆蓋范圍等均進行了圖形化的展示，這必然大大降低了日后的設備維護和管理的難度。圖3 可視化圖形管理 終端位置定位功能未來醫(yī)院的無線應用不僅僅會局限于無線查房的病例查閱、醫(yī)囑錄入等局限的范疇，還會擴展到資產(chǎn)管理、病號定位等功能上，

10、所以基于終端的位置定位也應該是無線管理軟件應該具備的功能。如圖4所示，病人的位置信息進行了基于房間的準確定位，這也可以延伸到醫(yī)院的資產(chǎn)管理范疇中去。圖4 終端位置定位示例 終端接入狀態(tài)管理。由于無線是一個看不見摸不著的網(wǎng)絡，如何對終端進行基于流量和在線的監(jiān)控，是需要考慮的。對某個AP下面接入終端的數(shù)量、接入速率、在線時長等信息的收集對于簡化網(wǎng)絡的管理和降低網(wǎng)絡運營成本是很有必要的（如圖5所示）。圖5 終端接入狀態(tài)管理示例四、XXXX醫(yī)院無線拓撲在無線查房AP部署的規(guī)劃設計中，除了有效利用既有環(huán)境去優(yōu)化病區(qū)無線信號覆蓋的同時，還需要考慮的就是如何選擇一套合理高效的無線管理方案，將全院的“有線”和

11、“無線”網(wǎng)絡進行有效地融合，從而在管理上實現(xiàn)有線無線一體化，以最大程度提高網(wǎng)絡的管理效益和降低整體運營成本，進而創(chuàng)造出一種全新的簡約式的醫(yī)療服務模型，以最大化無線在醫(yī)療環(huán)境中的部署效益?？紤]到貴醫(yī)院的無線查房使用情況：1現(xiàn)有網(wǎng)絡已搭建完成；2網(wǎng)絡使用AP數(shù)量較少；3 AP分布較分散；4 醫(yī)院中病房結(jié)構簡單，信號覆蓋程度理想；特別選用室內(nèi)吸頂式AP部署模式。拓撲示意圖如下：圖 6 XXXX醫(yī)院無線網(wǎng)拓撲圖部署位置：1門診樓二樓ICU監(jiān)護室：圖 7 ICU無線設備分布示例圖2 門診樓3樓婦產(chǎn)科：圖 8 VIP產(chǎn)科病房無線設備分布示例圖圖 9 產(chǎn)科病房無線設備分布示例圖3 放療病房1-3樓圖 10

12、放療病房一層圖 11 放療病房二層圖 12 放療病房三層4 住院二部病房樓圖 13 住院二部一樓圖 14 住院二部二樓圖 16 住院二部三到五樓5 傳染病科圖 17 傳染病科五、設備選用清單網(wǎng)絡功能型號參數(shù)數(shù)量1無線控制器DCWS-6028DCN有線無線一體化智能控制器，含24口10/100/1000Base-T4口千兆SFP(Combo)接口+2個萬兆(XFP/SFP+)擴展插槽，1個Console口，默認含32臺AP管理許可,最多可支持256臺AP12無線APWL8200-I3室內(nèi)802.11ac企業(yè)級無線接入點，內(nèi)置天線設計，支持2.4G/5G雙頻，支持3條空間流，整機最大接入速率1.7

13、5Gbps，可支持802.11a/ n/ac和802.11b/g/n同時工作，胖/瘦模式切換、USB擴展物聯(lián)網(wǎng)端口和PoE本地供電(本地電源適配器和POE供電模塊需要單獨采購)713POE供電模塊DCWL-PoEINJ-G10/100/1000Mbps單端口802.3af PoE模塊，最高輸出功率為15.4W714無線AP許可DCWS-L32DCN有線無線一體化智能控制器專用升級許可(含32臺AP升級許可)1DCWS-L16DCN有線無線一體化智能控制器專用升級許可(含16臺AP升級許可)16、 無線網(wǎng)功能簡介無線漫游概念當網(wǎng)絡環(huán)境存在多個AP，且它們的微單元互相有一定范圍的重合時，無線用戶可

14、以在整個WLAN覆蓋區(qū)內(nèi)移動，無線網(wǎng)卡能夠自動發(fā)現(xiàn)附近信號強度最大的AP，并通過這個AP收發(fā)數(shù)據(jù)，保持不間斷的網(wǎng)絡連接，這就稱為無線漫游。 無線(WLAN)技術漫游實現(xiàn)描述一、FAT AP架構下，AP設備不做認證時：(1) AP1，AP2正常工作，發(fā)送Beacon幀，向STA通告支持的無線服務；(2) STA搜索到AP1的信號，向AP1發(fā)Probe Request,請求獲取AP1所提供的無線服務；AP1回應Probe Response；(3) STA向AP1發(fā)送認證請求報文（Authentication Request）請求接入，AP1回應認證響應報文(Authentication Respo

15、nse);(4) STA向AP1發(fā)送關聯(lián)請求報文（Association Request）進行關聯(lián)，AP1回應關聯(lián)響應報文(Association Response)。STA與AP間建立鏈路層連接;(5) STA不需要進行身份認證，通過AP1成功連入網(wǎng)絡。(6) 當STA從AP1往AP2方向移動，感知到AP2的信號強度漸大，AP1強度漸弱，當AP2與AP1的信號強度差達到一定門限時，STA開始向AP2發(fā)起認證和關聯(lián)請求，（通過Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response

16、報文）；(7) STA與AP2的鏈路層連接建立成功后，成功連入網(wǎng)絡。二、AC+FIT AP架構下，AC上不做認證時：(1) AP1與AP2分別與AC建立CAPWAP隧道；(2) AP1，AP2發(fā)送Beacon幀，向STA通告支持的無線服務；(3) STA搜索到AP1的信號，向AP1發(fā)Probe Request,請求獲取AP1所提供的無線服務；AP1回應Probe Response；(4) STA向AP1發(fā)送認證請求報文（Authentication Request）請求接入，AP1透傳報文到AC，AC通過AP1回應認證響應報文(Authentication Response);(5) STA向

17、AP1發(fā)送關聯(lián)請求報文（Association Request）進行關聯(lián)，AP1透傳報文至AC，AC回應關聯(lián)響應報文(Association Response)。STA與AP1間建立鏈路層連接;(6) STA不需要進行身份認證，通過AP1成功連入網(wǎng)絡。(7) 當STA從AP1往AP2方向移動，感知到AP2的信號強度漸大，AP1強度漸弱，當AP2與AP1的信號強度差達到一定門限時，STA開始向AP2發(fā)起認證和關聯(lián)請求，（通過Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response報文

18、），建立無線鏈路連接；(8) AC通過AP1向STA發(fā)送一個去認證報文，通知STA從AP1下線；(9) STA通過AP2成功連入網(wǎng)絡。三、FAT AP架構下，在AP上進行802.1X認證時：(1) AP1，AP2正常工作，發(fā)送Beacon幀，向STA通告支持的無線服務；(2) STA搜索到AP1的信號，向AP1發(fā)Probe Request,請求獲取AP1所提供的無線服務；AP1回應Probe Response；(3) STA向AP1發(fā)送認證請求報文（Authentication Request）請求接入，AP1回應認證響應報文(Authentication Response);(4) STA向

19、AP1發(fā)送關聯(lián)請求報文（Association Request）進行關聯(lián)，AP1回應關聯(lián)響應報文(Association Response)。STA與AP間建立鏈路層連接;(5) AP1向STA發(fā)起802.1X協(xié)商，用戶輸入用戶名、密碼，AP1通過Radius協(xié)議把用戶名、密碼發(fā)到Radius服務器上進行認證。(6) 802.1X認證成功后，STA與服務器間協(xié)商出PMK，同時服務器把PMK下發(fā)到AP1上。(7) STA與AP1進行四次握手協(xié)商，通過PMK協(xié)商得到STA與AP1間數(shù)據(jù)加密所用的PTK。(8) STA通過AP1成功連入網(wǎng)絡。(9) 當STA從AP1往AP2方向移動，感知到AP2的信

20、號強度漸大，AP1強度漸弱，當AP2與AP1的信號強度差達到一定門限時，STA開始向AP2發(fā)起認證和關聯(lián)請求，（通過Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response報文）；(10) STA與AP2的鏈路層連接建立成功后，因AP2上沒有STA的身份信息，因此還需要與STA進行802.1X協(xié)商，并得到STA與AP2之間的PMK；(11) 802.1X協(xié)商成功后，STA與AP2進一步通過四次握手協(xié)商數(shù)據(jù)加密密鑰PTK；(12) STA通過AP2成功連入網(wǎng)絡。四、AC+FIT AP

21、架構下，AC上做802.1X認證時：(1) AP1與AP2分別與AC建立CAPWAP隧道；(2) AP1，AP2發(fā)送Beacon幀，向STA通告支持的無線服務；(3) STA搜索到AP1的信號，向AP1發(fā)Probe Request,請求獲取AP1所提供的無線服務；AP1回應Probe Response；(4) STA向AP1發(fā)送認證請求報文（Authentication Request）請求接入，AP1透傳報文到AC，AC通過AP1回應認證響應報文(Authentication Response);(5) STA向AP1發(fā)送關聯(lián)請求報文（Association Request）進行關聯(lián)，AP1

22、透傳報文至AC，AC回應關聯(lián)響應報文(Association Response)。STA與AP1間建立鏈路層連接;(6) AP1與STA開始802.1X協(xié)商，用戶輸入用戶名、密碼，AC通過Radius協(xié)議把用戶名、密碼發(fā)到Radius服務器上進行認證。(7) 802.1X認證成功后，STA與服務器間協(xié)商出PMK，同時服務器把PMK下發(fā)到AC上。(8) STA與AC之間進行四次握手協(xié)商，通過PMK協(xié)商得到STA與AP1間數(shù)據(jù)加密所用的PTK，AC把PTK下發(fā)到AP1上。(9) STA通過AP1成功連入網(wǎng)絡。(10) 當STA從AP1往AP2方向移動，感知到AP2的信號強度漸大，AP1強度漸弱，當

23、AP2與AP1的信號強度差達到一定門限時，STA開始向AP2發(fā)起認證和關聯(lián)請求，（通過Probe Request/Response, Authentication Request/Response以及Association Request/Response報文）；(11) STA與AP2的鏈路層連接建立成功后，因AC上已經(jīng)有STA的身份信息，因此不需要再進行802.1X協(xié)商，而是直接使用之前得到的PMK進行STA與AP2間的四次握手協(xié)議協(xié)商AP2與STA間的數(shù)據(jù)加密密鑰PTK；(12) AC通過AP1向STA發(fā)送一個去認證報文，通知STA從AP1下線；(13) STA通過AP2成功連入網(wǎng)絡。2

24、.4GHz與5GHz特點無線網(wǎng)絡信號的本質(zhì)是電磁波，電磁波的傳播速率等于頻率與波長的乘積，而這個乘積實際上是一個固定值，就是光速，換句話說電磁波的頻率越高，波長就越短，因此5GHz信號的波長顯然要比2.4GHz信號的要短，而波長越短的電磁波穿透力就越強。對于2.4GHz和5GHz頻段的電磁波來說，其主要傳播方式是直線傳播，在碰到障礙物時會產(chǎn)生穿透、反射、衍射等多種現(xiàn)象，其中穿透是主要現(xiàn)象，只有小部分的信號會發(fā)生反射和衍射。然而電磁波信號在穿透障礙物時會損失大量的能量，有時候尚未穿透障礙物，能量就已經(jīng)消耗殆盡，結(jié)果接收端收到的是通過反射和衍射而來信號，簡單來說就是繞過了障礙物的信號。5GHz頻段的電磁波比2.4GHz頻段電磁波有更強的穿透力，但相比之下反射和衍射的能力就不如后者了。當兩種頻段的電磁波在碰到障礙物的時候，5GHz信號幾乎全部能量都會用在穿透上，而2.4GHz信號則有部分會產(chǎn)生反射和衍射，繞過了障礙物繼續(xù)傳播。因此5GHz信號雖然選擇了路程最短的傳輸路徑，但是在傳輸過程中的會有很大的能量損失，2.4GHz信號走得路徑會更長一些，但是保留下來的能量卻更多，在我們看來就是信號強度更強了。因此我們不應該說“2.4GHz信號穿墻能力比5GHz信號更強”，應該說“2.4GHz信號繞墻能力比5GHz