當質子遇到“光網”，武漢協和醫院質子醫學中心的F5G全光網實踐

來源：HIT專家網   供稿：華為

2022年9月8日上午9時45分，隨著一聲令下，一臺10層樓高的起重機緩緩啟動，世界第三套、亞太地區第一套Probeam360°質子放射治療系統開始在華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院（以下簡稱武漢協和醫院）金銀湖院區安裝。這標志著湖北省乃至華中地區腫瘤診療掀開新篇章。 

質子治療是目前世界上最尖端的放療技術之一，與傳統光子放射治療方法相比，質子被譽為放療界的“屠龍刀”。通俗來說，這把“質子刀”可將質子射束加速到光速的70%，約20萬公里/秒，360度無死角實現腫瘤部位的“定點爆破”，同時最大限度地減少對周圍健康組織和器官的損害，治療精度可控制在1毫米以內。

為給這套系統安家，武漢協和醫院專門修建了質子醫學中心。中心坐落于該院金銀湖院區旁，占地約50畝，一期建設面積2.55萬平方米，擬設4個治療倉及實驗室。2023年4月，武漢協和醫院質子醫學中心工程建設全面竣工，預計2024年1月開始招募患者開展臨床試驗，2025年實現全面收治。中心投入使用后，每年可為超過1000名患者服務。

為了匹配這樣一個全球領先的腫瘤治療系統，武漢協和醫院聯合華為在基礎網絡建設上進行了創新。

質子醫學中心對網絡基礎設施提出新要求

建設一個質子治療中心是一項非常復雜的工程，質子重離子技術含輻射等特殊性，對質子重離子醫院提出了堪比核電站的苛刻建設要求，即必須做好建筑的核級防護“四零一精一重”——厚大墻板零裂縫、建筑主體零沉降、建筑設備區零震動、預埋管道零堵塞，預埋件精準預留到位，以及超厚重密度混凝土澆筑。因此，質子重離子醫院被看作是醫療建筑中的“超級工程”，也是代表當地醫療水平的“城市地標”。

網絡基礎設施建設無疑也是這個超級工程配套建設的重要一環。武漢協和醫院信息與數據中心與系統生產廠家以及相關科室進行了深入溝通，調研到底有哪些網絡需求變化。調研發現，武漢協和醫院質子醫學中心基礎網絡有三大訴求：

首先，質子醫學中心分為非質子區和質子區。其中，非質子區以核磁共振、CT等影像為主，對網絡帶寬以及時延的要求高；質子區包含質子治療系統，面臨未來FLASH治療技術升級需求，需要為帶寬的進一步提升提供可能。因此，網絡要求大帶寬、低延時、高速率，并且要能平滑演進。

其次，質子區建設按照“四零一重一精”標準進行施工，采用超重混凝土，最厚達6.5米，墻內布有各類彎曲管道長達2萬米，要求網絡突破傳統布線界限，簡潔布線，經久耐用，并且后期升級盡可能避免重新布線。

第三，武漢協和醫院由主院區、腫瘤中心、西院區和金銀湖院區組成“一院四區”，希望質子中心網絡與金銀湖院區原有園區SDN網絡設備兼容，實現統一管理統一運維。

面對這樣的訴求，傳統網絡已經很難滿足武漢協和醫院的要求。經多方考察，F5G全光網絡進入到醫院的視線。

“一光到底”的F5G全光網

針對上述三個核心需求，武漢協和醫院最終選擇了F5G全光網絡。全光網絡的優勢主要是介質本質安全，抗干擾性強、耐腐蝕，網絡可以平滑演進升級。升級帶寬無需把線路進行改動，只需要把平臺、設備板卡進行擴展。再加上本身就具有組裝的可靠性，利用全鏈路的雙歸屬保護，可以做到高冗余場景。

從網絡架構來看，F5G全光網絡有四大顯著優勢：第一，實現統一管理、智能運維，使用金銀湖院區SDN控制器，把所有網絡配置進行推送，無需人工到每一個ONU上面配置。第二，實現業務一網多用，配置自動下發，通過網絡虛擬化方式部署內外網隔離。第三，極簡架構穩定可靠，兩層架構，弱電間無源，用分光器替換了傳統網絡的機柜以及交換機，安全可靠經久耐用。第四個優勢就是超大帶寬，平滑演進，光纖直接到終端，ONU即插即用即換即通，同時支持平滑升級，帶寬升級僅需升級OLT板卡，無需重新布線。

具體來看，“一光到底”的F5G全光網絡，是指直接將超小體積的萬兆光模塊插入到閱片主機和影像檢測設備中，不僅提供了萬兆的大帶寬，保證秒級閱片，同時也節省了設備占用空間，并且光纖直接到桌面也節省了大量網線布放的費用。

大帶寬：Probeam360°本身就帶有光接口。光模塊ONU體積小，中間沒有其他線纜，可以直接規避掉故障節點，適用于各種Type類型倒換，業務零中斷。使用光模塊ONU的終端網卡帶寬顯示為10Gbps，使用光模塊ONU的終端實際測試的帶寬速率達到1.53Gbits每秒，完全滿足秒級閱片的帶寬訴求。

好升級：F5G全光網優勢在于，未來院區帶寬升級過程中，無需對當前的布線結構做大規模調整，即可從現網的10G升級到50G甚至100G。在此過程中，無需更換平臺，僅需擴容業務板卡即可實現帶寬平滑升級，不需要重新布線。

易運維：傳統網絡弱電井內設備多，網線多，一般100米就是網線極限，如果院區樓棟稍微大一點，弱電井必然會增多，維護起來非常復雜，后期改造費用也很高。全光網絡采用PON技術，弱電間里無需部署有源設備及配套供電模組，光纖直接拉到末端點位，維護量大幅減少。同時，武漢協和醫院金銀湖院區的NCE系統可以進行智能運維，可視化網絡可以及時發現網絡中的問題，AI識別故障主動發現問題。

據了解，目前質子中心已經使用有線網（F5G全光網）及無線網的網絡架構，未來金銀湖院區，包括后期分院西院區還有國家救治基地，也計劃以這樣架構進行拓展，將多院區網絡整體統一管理、互聯互通，保證業務的穩定、安全可靠。（圖片來源：湖北日報全媒記者倪娜 攝）

【責任編輯：曉青】