12
обеспечить первичный прием пациентов в клиниках сети с дальнейшим
направлением пациентов на расширенную диагностику или лечение в
основную клинику.
1.2. Бизнес-требования, предъявляемые к ЛВС
ЛВС медицинского центра в первую оцередь должна обеспечивать
работу единую информационной среды всего м едицинского центра и
обособленных подразделений, а также обеспечивать доступ к сети Internet и
обмен инф ормацией с инф ормационными системами поставщиков и
партнеров. Большая часть требований к ЛВС накладывается
производителями медицинского оборудования и программного
обеспечения.
В связи со спецификой работы любой медицинсой организации и
медицинского центра «Шаттл» в частности, требования, предъявляемые к
ЛВС могут быть сформулированы следующим образом:
- ЛВС должна обеспечивать доступ к информационным ресурсам
медицинского центра в режиме 24*7*365;
- ЛВС должна обеспечивать возмож ность передачи различного
трафика, в т.ч. голосового и виде-трафика, данных,
сформированных медици нским оборудованием (по протоколам
DICOM и HL7);
- ЛВС должна обеспечивать возможность подключения различного
медицинского оборудования в соответствии со стандартом 802.3ab
1000BASE-TX (10/100/1000 Ethernet over copper);
- ЛВС должна обеспечивать работу 202 компьютеров на рабочих
местах конченых пользователей под управлением операционной
системы Microsoft Windows 10 и иметь запас от 10% до 15% на
подключение дополнительных рабочих мест. Также на каждом
рабочем месте должна быть возмож носьть подключения IP-
13
телефона, а также принтера или другого устройста. Таблица,
описывающая распределение рабочих мест по этажам здания:
Таблица 1
Распределение рабочих мест
Этаж №
Количество автоматизированных
рабочих мест
Этаж -2 (подвал)
9
Этаж -1 (подвал)
10
Этаж 0 (цоколь)
16
Этаж 1
42
Этаж 2
42
Этаж 3
43
Этаж 4
21
Этаж 5
19
ВСЕГО
202
- Оборудование ЛВС должно обеспечивать поддержку протокола
IPv4 для передачи данных;
- ЛВС должна поддерживать и обеспечивать ограничение доступа к
информационным ресурсам;
- ЛВС должна обеспечивать скорость передачи данных,
достаточную для бесперебойной работы персонала клиники и
медицинского оборудования;
- ЛВС должна обеспечивать возможность масштабирования сети без
замены оборудования;
- ЛВС должна оеспечивать функционирование следующих
сервисов: электронная почта, файло вый архив, медицинская
информационная система. Также ЛВС долж на обеспечивать
возможность развития предприятия – вводить в эксплуатацию
дополнительные ИТ-системы без замены оборудования Л ВС.
14
1.3. Выбор архитектуры ЛВС
ЛВС – сеть обмена и обработки инф орм ации , состоящ ая из м нож ества
вычислительных узлов и средств связи, структурно можно разделить ЛВС
на следующие компоненты: [1]
- компьютеры – рабочие станции и серверы;
- оборудование и каналы передачи данных;
- системное и прикладное программное обеспечен ие.
Основное назначение ЛВС медицинского центра - обеспечение
предоставления доступа к информацион ным ресурсам пользователям сети в
соответствии с пр едъявл яемыми требованиями. [2] Для построения ЛВС
требуется п роанализировать возможные варианты архитектуры Л ВС и
выбрать максимально соответствующую требованиям.
Нижним уровнем ЛВС является сеть передачи данных (СПД). В
соответствии с требованиями , ЛВС клиники должна быть построена по
технологии организации локальных сетей Ethernet.
Ethernet — это метод доступа к коммуникацион ной среде,
позволяющий совместно использовать ресурсы линии связи всем
устройствам сети. В настоящее время Ethernet является самой
распространенной технологией построения локальных сетей,
распространенность обусловлена невысокой сложностью реализации и
масштабируемостью сетей на базе Ethernet [3].
Сети Ethernet строятся по топологии типа «звезда», что означает
подключение узлов (компьютеров и серверов, а также другого
оборудования сети) к общему коммутатору, являющемуся центральным
узлом сети. К преимуществам такой топологии относятся:
- изолированность рабочих станци й, выход из строя рабочей
станции не отражается на работе остальной сети;
- высокая производительность – ресурсы канала связи между
рабочей станцией и коммутатором используются ей монопольно;
15
- масштабируемость – для добавления в сеть новых устройств
требуется обеспечить организацию только канала связи между
устройством и коммутатором;
- управляемость – наличие центрального узла позволяет гибко
управлять ресурсами сети.
Однако данная топология имеет и существенный недостаток -
неработоспособность центрального коммутатора ведет к останову работы
всей сети. Данный недостаток может быть нивелирован за счет
резервирования оборудования. Также, стандарт 802.3ab 1000BASE-TX
предполагает использование медного кабеля категории 6 в соответствии со
стандартом ISO 11801 с длинной линии не более 100 метров, что является
ограничением при проектировании. [22]
Крупные сети, к которым относится СПД медицинского центра
«Шаттл», не могут быть построены исключительно по топологии «звезда»,
данный подход не п озволяет вы пол нить предъявляемые требовани я по
надежности и безопасности. Для выполнения предъявляемых требований
требуется разделить сеть на обособленные сегменты, обеспечив
резервирование каналов связи между ними.
Для удобства проектирования и обслуживания сетей компанией Cisco
была предложена трехуровневая иерархическая модель организации
локальных сетей: [4]
16
Трехуровневая модель предполагает выстраивание всех улов сети в
четкую иерархию в соответствии с выполняемыми ими функциями и
предполагает выделение следующих уровней:
- Уровень доступа. На данном уровне располагаются конечные узлы
сети передачи данных – рабочие станции пользователей и серверы,
а также коммутирующие устройства доступа к сети (коммутаторы
рабочих групп). Уровень обеспечивает функции связи с уровнем
распределения, функции контроля доступа в сеть, а также
обеспечивает сегментацию сети - формирование «рабочих групп»;
- Уровень распространения (или уровень расп ред еле ния). Данный
уровень обеспечивает объединение рабочих групп,
маршрутизацию трафика между рабочими группами, фильтрацию
трафика и доступ к уровню ядра сети;
- Базовый уровень (уровень ядра сети). Единственной функцией
ядра сети является высокоскоростная передача больших объемов
трафика с минимальными задержками.
Рисунок 1 - Трехуровневая моде л ь организации сети
17
Трехуровневая модель компании Cisco во многом предопределяет
одновременно и логическую, и физическую структуру сети передачи
данных. Построение трехуровневой структуры сети на базе технологии
Ethernet оптимальным способом предполагает максимально близкое
размещение оборудования на уровне доступа (рабочих станций и
коммутаторов), в то время как оборудование уровней распространения и
ядра могут быть вынесены на зн ачительное расстояние от конечных
устройств в пределах здания. Физическую топологию сети в привязке к
трехуровневой логической модели мож но охарактеризовать как
«иерархическая звезда». При проектировании физической структуры сети
должны быть учтены все требования и ограничения, накладываемые
стандартом Ethernet стандартом 802.3ab 1000BASE-TX.
1.3.1. Физическая организация сети передачи данных
Физически, сеть передачи данных представляет из себя
структурированную кабельну ю сеть, выполненную в соответствии с
отраслевыми стандартами и организованную в соответствии с логической
структурой.
Основным принципом создания СКС является привязка ее топологии
«иерархическая звезда» к строительной геометрии здания и ее организация,
независимая от типа и количества подключаемого конечного оборудования.
В СКС необходимо предусмотреть наличие следующих подсистем:
- горизонтальной распредели тельной подсистемы, обеспеч ив а ю щ е й
подключение к сети конечных устройств;
- магистральной распределительной подсистемы, обеспечиваю щей
соединение между оборудованием уровня доступа,
распространения и базового уровня;
- подсистемы телекоммуникац ионн ых помещений для установки
оборудования связи – коммутаторов и маршрутизаторов.
18
Гарантией соответствия структурированной кабельной системы
стандартам ISO 11801 должно быть применение при монтажных работах
высоконадежных материалов и компонентов, имеющих сертификаты и
произведенных в соответствии со стандартами ISO/IEC 9001, 9002. Все
системы и средства, входящие в комплекс электросвязи, инжен ер н ы е
системы должны отвечать требованиям соответству ющих стандартов.
Горизонтальная подсистема образована внутренними
горизонтальными кабелями между этажным распределительным пунктом и
информационными розетками, самими розетками, коммутационным
оборудованием, коммутационными шнурами.
Длина кабельных линий связи от комм утационн ых пан елей этажн ого
распределительного пункта до абонентских телекоммуникационных
розеток рабочих мест не должна превышать 100 метров. [5]
В магистральную подсистему входят:
- магистральные кабельные линии;
- коммутационное оборудование, на котором термини рованы кабели
магистральной подсистемы второго уровня в промежуточном и
горизонтальных кроссах;
- коммутационные шнуры.
В связи с отсутствием требований, магистральные линии связи могут
быть выполнены с применением волоконно-оптического кабеля, что в свою
очередь позволит расширить предельно допустимую длину кабельной
линии со 100 м етров (при использовании медного кабеля категории 6) до
550 метров при применении много-модового оптического кабеля. Таким
образом, все функциональные элементы кабельных линий магистральной
подсистемы должны быть выполнены с использованием много-модовых
волоконно-оптических компонентов, соответствующих требованиям
ISO/IEC11801.
19
Магистральная подсистема система со единяет главный кросс,
располагающийся в телекоммуникационном помещении здания, с
горизонтальными кроссами (этажными распределителями) в
телекоммуникационных помещениях на этажах. Она состо и т из
магистральной среды передачи между этими точками, и соответствующего
коммутационного оборудования, терминирующего данный тип среды. Все
магистральные трассы данного типа должны быть выполнены по схеме с
резервированием. Резервирование обеспечивается организацией
магистралей по отдельным трассам (шахтам).
На каждом этаже предусматривается выделение отдельного
помещения для размещения кроссов (телекоммуникационного помещения),
главный кросс располагается на этаже -1 (подвал). Оборудование, не
имеющее отношения к поддержке функционирования
Телекоммуникационного помещения, такое как трубопроводы, канализация
и распределительные системы силового питания здания не могут
располагаться в Телекоммуникационном помещении или проходить через
него.
Необходимо обеспечить мероприятия по электромагнитной
совместимости слабо точны х систем в кабельны х каналах, и
технологических помещениях и на рабочих местах, как между собой, так и
с другими системами здания.
20
Схема физической организации сети представлена на рисунке 2:
1.3.2. Системное программное обеспечение
Т.к. одним из требований к ЛВС является использование на рабочих
станциях операц ионн ой системы Microsoft Windows 10, логично
использовать для централизованного управления рабочими станциями
рекомендованное производителем операционной системы решение –
службу каталогов Active Directory.
Служба каталогов Active Directory представляет сервис для
упорядоченного хранения информации о рабочих станциях, пользователях
сети, а также представляет сервисы централизован ной групповой настройки
операционных си стем семейства Windows. Также Active Directory
Рисунок 2 - Схема физической организации сети передачи да нных
21
предоставляет сервисы для сквозной аутентификации пользователей,
безопасного хранения учетных данных (имя пользователя, пароль). [6]
Использование Active Directory в ЛВС медицинского центра «Шаттл»
позволит наиболее оптимальным образом организовать все перечисленные
выше сервисы. Для развертывания службы каталогов потребуется
установить два сервера на базе Microsoft Windows Server 2012 – основной и
резервный контроллеры домена. Данные серверы также позволят
реализовать другие службы, необходимые для функционирования ЛВС:
- Служба доменных имен DNS (Domain Name System) – сетевая
служба сопоставления символ ьных имен узлов сети с их IP
адресами;
- Служба динамической настройки DHCP (Dynamic Host
Configuration Protocol) – служба, позволяющая рабочим станциям
ЛВС автоматически получать IP адреса и другие параметры,
необходимые для работы в ЛВС;
- Служба точного времени NTP (Network Time Protocol) – служба,
обеспечивающая синхронизацию аппаратных часов на всех узлах
ЛВС с эталонными часами точного времени.
Другие базовые сервисы ЛВС (электронная почта, файловый архив,
медицинская информационная система) будут развернуты на безе
операционной системы Red Hat Enterprise Linux 6.9. Данный шаг
обусловлен разумной экономией инвестиционного бюджета проекта, а
также приемуществами, которые предоставляют операционные си стемы
семейства Linux по сравлению с операционными системами компании
Microsoft:
- Более низкие системные требования к оборудованию;
- Более высокий уровень надежности; [23]
- Простота выполнение рутинных операций обслуживания;
- Более высокий уровень безопасности.