新型網絡為杜克大學醫療中心采用先進技術打開了大門

位于北卡羅萊那州杜海姆的杜克大學醫療中心(DUMC)的校園網自成一體，它是美國最聞名的一家醫院的所在地，每年到那里就診的患者多達700,000人。另外，那里還設有一所聞名的醫學院，以及研究總經費高于4億美元的若干家研究機構。醫療中心(mc.duke.edu)是醫療服務地區網絡的中心，該網絡稱為杜克大學醫療系統，包括多家診所、若干護理供給商、兩家社區醫院、家庭醫療點和濟貧院。目前，越來越多的醫療系統都提出了專業通信需求。

一開始，DUMC建立了通用服務網(CSN)，用于為醫院校園網和醫療中心大廈提供通信服務。CSN是一個100Mbps的光纖分布式數據接口(FDDI)環，包括22個集線器，配有10Mbps以太網共享接口。每個接口都作為通往配有多個集線器的本地布線室的上行鏈路。

DUMC協會首席信息官Rafael Rodriguez說："我們原來有一個大LAN，這是一個平面網絡，每個人都可以看到所有流量，任何誤操作和誤配置都會影響到整體的運作。"

業務發展和技術進步

業務的快速發展很快暴露出了這種非路由網絡的缺點。另外，兩家社區醫院以及校園網外的診所也需要加入CSN。2000年，網絡上的節點數量已經達到了35,000個。網絡無法在一定的時間里傳輸高質量數字醫療圖像，職工、醫生和研究人員對此很不滿足。基于新型網絡的技術能夠幫助DUMC完成教育、研究和醫護任務，但網絡的帶寬不足，不能滿足要求。另外，可靠性也是個大問題。

DUMC系統分析家Tim Bell說："任一時刻，這個網絡上注冊的MAC地址都超過10,000個。無需多言，網絡幾乎是在超負荷運轉。無論出現多小的故障，網絡都會癱瘓，影響所有人的工作。"

活動中心：杜克大學醫療中心是美國最聞名的一家醫院的所在地。

除治理成本高外，CSN還必須處理大量協議。除TCP/ip外，網絡用戶還使用IPX、AppleTalk、SNA、DECnet及其它協議。另外，杜克大學醫療中心名下還有兩個B類IP地址，但這兩個地址基本上是隨機分配的。以上分析表明，DUMC是需要移植到更加有效的網絡技術的時候了。

作出選擇

Networking Nhan Vo. 的DUMC主管說："我們與高層領導一起評估了我們的基礎設施，并邀請了領先的網絡技術公司參與討論，最后，我們選中了思科。"

思科被選中的原因是，思科與杜克大學醫療中心之間很早就因組建學術網而結成了成功的合作伙伴關系，那時Rodriguez負責醫療中心的系統和網絡建設。DUMC的學術校園網已經利用思科路由技術轉變為分段網絡。雖然學術網和醫療網采用了不同的拓撲，學術網比醫療網絡系統更開放、更易于訪問，更象是安全要求較高的一個內部網。杜克大學醫療中心認為，所有網絡都主要由思科建設會帶來很多優勢。

Rodriguez說："當我們選擇合作伙伴時，我們審查了思科在網絡領域的聲譽。他們在離RTP(研究三角公園)不遠處也設有一家機構，并積極地表示希望與我們建立戰略合作關系。"

Rodriguez繼續說："我們與思科建立了從經理到客戶代表的全方位合作伙伴關系。我們每兩周與客戶經理召開一次例會，討論我們的要求，以及選擇相應技術后能夠得到的好處。我們一直將這種合作關系保持了下來。"

半年計劃期

選中思科后，成立了由EnterPRise Communication InfrastrUCture(ECI)、杜克大學醫療系統(DUHS)信息部、思科網絡工程師以及其它廠商組成的合作小組。

Rodriguez說："我們認為，醫療中心應該轉移到路由式分段網絡。另外，我們還希望解決面臨的其它問題，包括設立安全區、對病人和財務信息保密以及遵守HIPAA(醫療保險便攜性和責任法案)等。"

Vo及其同事建立了基于思科技術的交換網，它不但能滿足當前的所有要求，還能通過擴展滿足未來需求。2001年，公司委托Bell作實施前的具體網絡設計。經過六個月的計劃和設計之后，杜克大學醫療中心開始向路由式第三層杜克醫療企業網移植，這是一個高密度、高性能WAN，不但能可靠擴展，還能經濟、有效地適應業務的發展和新技術的出現。

第一階段的實施從2000年3月開始。ECI安裝了前四臺Cisco Catalyst? 6509千兆位交換機，作為新的骨干網，安裝中使用了CSN現有的光纖電纜。這種高吞吐量核心能夠將骨干網傳輸速率從800MB提高到32GB，馬上消除原有第二層網絡的融合和擴展問題。

出色移植

移植的第二階段是網絡分段和重定址，這是一項很繁重的工作。Rodriguez說："我的第一個反應是，'哇！太復雜了'，而我甚至還沒有觸及到最困難的部分。此時我心里一直想的都是思科員工，他們是如此專業，這真令人興奮。"

"我們采用了自動化水平更高的網絡治理工具，不但增加了我們的主動性，還使我們能夠快速對事件作出反應。因此，雖然人員及數量都沒有改變，但我們不僅能適應用戶的增長，還能提高網絡的可用性和可靠性。"

杜克大學醫療中心首席信息官RAFAEL RODRIGUEZ

CI將每個布線室都指定為獨立的虛擬LAN(VLAN)，以便為200用戶的工作組提供每出口100Mbps的帶寬，并為核心提供千兆位上行鏈路。TCP/IP是網絡上使用的唯一傳輸協議。原來擁有的所有其它協議都被刪除了。動態主機配置協議(DHCP)不但能夠為網上客戶提供移動性，還能降低IP地址治理的勞動力成本。

整個移植過程僅耗時56周，在200多個IP路由網段中共部署了64,000個IP地址。

新網絡現在稱為杜克醫療企業網，共包括一個LAN、一個WAN和一個擴展WAN。LAN包括多臺Cisco Catalyst 6513交換機，它們負責連接北杜克醫院、校園網上的診所以及40多座研究大廈。每臺Catalyst 6513交換機都配有采用了基于ASIC的思科快速轉發技術的Supervisor Engine 720模塊，能夠在無源光纖背板上支持高達720GB的吞吐量，轉發量超過每秒4億分組。

WAN為杜海姆地區的九座校園大廈和杜克大學醫療中心的兩家社區醫院提供千兆位帶寬。擴展WAN通過T1和T3鏈路為本州的80多家遠程診所提供接入服務。由于它能夠經濟、有效地擴展，因而可以添加大量連接。

立桿見影

除提高下載速度外，移植最明顯的優勢是能夠大大提高服務的可靠性。

Rodriguez說："現在，我們建立了更加可靠、更加安全的網絡。發生問題后，由于我們能夠將問題隔離在網絡的某些區域中，因而能快速找到問題的根源。我們采用了自動化水平更高的網絡治理工具，不但增加了我們的主動性，還使我們能夠快速對事件作出反應。因此，雖然人員及數量都沒有改變，但我們不僅能適應用戶的增長，還能提高網絡的可用性和可靠性。"

由于沒有移植前的統計數據，因而無法定量分析新技術帶來的網絡性能改善，但據Vo說，情況有了很大的變化。"怎樣才能定量分析用戶滿足度呢？以前，無論用戶何時接入互聯網下載大文件，下載速度都很慢，因而用戶總在不停地抱怨。現在，所有用戶可以使用千兆位以太網接入，即使他們整天都在下載，也不會影響其它用戶。"

Vo繼續說："我們以前有20,000個廣播域，現在分成了400個VLAN，每個VLAN的設備數量低于200臺。以前，用戶共享10Mbps帶寬；現在，我們擁有了千兆位以太網。以前，我們使用10Mbps第二層交換；現在，我們采用的是千兆位第三層交換。"

Bell通過幫助臺呼叫量對新網絡的可靠性進行了衡量。他說："當用戶認為某項任務會全天候執行時，這項任務就是可靠的服務。移植前，只有網絡停頓了若干小時之后，用戶才會撥打幫助電話。現在，即使只有片刻的故障，人們也會著急：'怎么了？網絡出什么問題了？'"

DUHS現在正在安裝能夠增強網絡冗余性的設備，以便保護主要流程，包括訪問病人病歷等。冗余性已經包括了WAN上的多條路徑。不久之后，還將包括在核心配置冗余的Cisco Catalyst 6509交換機、配備冗余分布層并增強第3層防火墻保護。整個設計還包含了思科的全部永續性和冗余特性，包括每VLAN快速擴展樹協議(PVST)、熱待機路由器協議(HSRP)、路由故障恢復技術以及思科SAFE藍圖設計指南。

實現新技術

DUHS的新型網絡服務為淘汰老技術、采用新技術打開了大門。許多網絡項目都已經得到了資金支持，以便為企業提供更快捷、更可靠的網絡服務。技術廠商一直在耐心地等待移植熱潮的到來，以便提供網絡限制產品。例如，計算系統最近進行了一次大升級。另外，還可以訪問高質量的數字化醫學圖像，例如病人病歷中的MRI、聽力圖和CT掃描圖。不僅放射學家和網絡的其他人可以查看圖像，醫生也可以借助VPN從任意位置用Web瀏覽器安全地訪問這些圖像，作為診斷的參考。

Bell說："技術移植使圖像傳輸成為可能。以前，人們只能傳輸很小的圖像，因而用途不大。移植后，人們可以傳輸能夠滿足醫生要求的大圖像，更好地幫助醫生診斷病情。"

移植后實現的其它新應用現在已經上網。DUHS是Vocera最先推出的無線技術，能夠通過網絡實現即時IP語音(VoIP)通信。站在病人病床邊戴著Vocera通信徽章的醫生只需說出同事的姓名，就能夠立即與這位同事通話。這種方式不但能加快診斷和治療速度，還能縮短病人的住院時間。這是杜克醫院無線網絡擴展的一部分，不但能提高醫生和職工的移動性，還能提高對病人的醫護水平。

Rodriguez說："利用電子信息技術，我們能夠將醫學研究與臨床診斷緊密聯系在一起，更加主動地為病人提供深入閱讀高度個性化的醫護服務。"