当质子遇到“光网”，武汉协和医院质子医学中心F5G全光网实践

2022年9月8日上午9时45分，随着一声令下，一台10层楼高的起重机缓缓启动，世界第三套、亚太地区第一套Probeam360°质子放射治疗系统开始在华中科技大学附属协和医院（以下简称武汉协和医院）金银湖院区安装。这标志着湖北省乃至华中地区肿瘤诊疗掀开新篇章。

质子治疗是目前世界上最先进的放疗技术，与传统光子放射治疗方法相比，质子被誉为放疗界的“屠龙刀”。通俗来说，这把“质子刀”可将质子射束加速到光速的70%，约20万公里/秒，360度无死角实现肿瘤部位的“定点爆破”，同时最大限度地减少对周围健康组织和器官的损害，治疗精度可控制在1毫米以内。

为了给这套系统安家，武汉协和医院专门修建了质子医学中心，坐落于该院金银湖院区旁，占地约50亩，一期建设面积2.55万平方米，拟设4个治疗仓及实验室。2023年4月，协和医院质子医学中心工程建设全面竣工，预计2024年1月开始招募患者开展临床试验，2025年实现全面收治。投入使用后，每年可为超过1000名患者服务。

为了匹配这样一个全球领先的肿瘤治疗系统，武汉协和医院联合华为在基础网络建设上进行了创新。

“超级工程”质子医院需要创新的网络

建设一个质子治疗中心是一件非常复杂的工程，质子重离子技术含辐射等特殊性，对质子重离子医院提出了堪比核电站的苛刻建设要求，即必须做好建筑的核级防护“四零一精一重”——厚大墙板零裂缝、建筑主体零沉降、建筑设备区零震动、预埋管道零堵塞，预埋件精准预留到位、以及超厚重密度混凝土浇筑。因此，质子重离子医院被看作是医疗建筑中的“超级工程”，也是代表当地医疗水平的“城市地标”。

网络基础设施建设无疑也是这个超级工程配套建设的重要一环。华中科技大学附属协和医院信息与数据中心与系统生产厂家以及相关科室进行了深入沟通，调研到底有哪一些网络需求变化。经过调研发现，武汉协和医院质子医学中心基础网络有三大诉求：

首先，质子医学中心分为非质子区及质子区，其中非质子区以核磁共振、CT等影像为主，对网络带宽以及时延的要求高；质子区包含质子治疗系统，面临未来FLASH治疗技术升级需求，需要为带宽的进一步提升提供可能。因此，网络要求大带宽、低延时、高速率，并且要能平滑演进。

第二，质子区建设按照“四零一重一精”标准进行施工，采用超重混凝土，最厚达6.5米，墙内布有各类弯曲管道长达2万米，要求网络突破传统布线界限，简洁布线，经久耐用，并且后期升级尽可能避免重新布线。

第三，武汉协和医院由主院区、肿瘤中心、西院区和金银湖院区组成“一院四区”，希望质子中心网络与金银湖院区原有园区SDN网络设备兼容，实现统一管理统一运维。

面对这样的诉求，传统网络已经很难满足武汉协和医院的要求。经多方考察，F5G全光网络进入到医院的视线。

“一光到底”的F5G全光网

针对上述三个核心需求，武汉协和医院最终选择了F5G全光网络。全光网络的优势主要是介质本质安全，抗干扰性强、耐腐蚀，网络可以平滑演进升级。升级带宽无需把线路进行改动，只需要把平台、设备板卡进行扩展。再加上本身就具有组装的可靠性，利用全链路的双归属保护，可以做到高冗余场景。

从网络架构来看，F5G全光网络有四大显著优势：第一，实现统一管理、智能运维，使用金银湖院区SDN控制器，把所有网络配置进行推送，无需人工到每一个ONU上面配置。第二，实现业务一网多用，配置自动下发，通过网络虚拟化方式部署内外网隔离。第三，极简架构稳定可靠，两层架构，弱电间无源，用分光器替换了传统网络的机柜以及交换机，安全可靠经久耐用。第四个优势就是超大带宽，平滑演进，光纤直接到终端，ONU即插即用即换即通，同时支持平滑升级，带宽升级仅需升级OLT板卡，无需重新布线。

具体来看，“一光到底”的F5G全光网络，是指直接将超小体积的万兆光模块插入到阅片主机和影像检测设备中，不仅提供了万兆的大带宽，保证秒级阅片，同时也节省了设备占用空间，并且光纤直接到桌面也节省了大量网线布放的费用。

大带宽：Probeam360°本身就带有光接口。光模块ONU体积小，中间没有其他线缆，可以直接规避掉故障节点，适用于各种Type类型倒换，业务零中断。使用光模块ONU的终端网卡带宽显示为10Gbps，使用光模块ONU的终端实际测试的带宽速率达到1.53Gbits每秒，完全满足秒级阅片的带宽诉求。

好升级：F5G全光网优势在于，未来院区带宽升级过程中，无需对当前的布线结构做大规模调整，即可从现网的10G升级到50G甚至100G。在此过程中，无需更换平台，仅需扩容业务板卡即可实现带宽平滑升级，不需要重新布线。

易运维：传统网络弱电井内设备多，网线多，一般100米就是网线极限，如果院区楼栋稍微大一点，弱电井必然会增多，维护起来非常复杂，后期改造费用也很高。全光网络采用PON技术，弱电间里无需部署有源设备及配套供电模组，光纤直接拉到末端点位，维护量大幅减少。同时，武汉协和医院金银湖院区的NCE系统可以进行智能运维，可视化网络可以及时发现网络中的问题，AI识别故障主动发现问题。

据了解，目前质子中心已经使用有线网（F5G全光网）及无线网的网络架构，未来金银湖院区，包括后期分院西院区还有国家救治基地，也计划以这样架构进行拓展，将多院区网络整体统一管理、互联互通，保证业务的稳定、安全可靠。