基于5G的VPDN技術(shù)在高速公路備份鏈路中的應用

陳亮

【摘 要】在現(xiàn)代化交通運輸行業(yè)發(fā)展不斷加快的背景下，國內(nèi)高速公路備份鏈路當中，基于5G的VPDN技術(shù)作用逐漸突顯。本文首先簡單概述了基于5G的VPDN技術(shù)；隨后，分析了基于5G的VPDN技術(shù)備份鏈路的設計方案；最后，在總結(jié)前文的基礎上，重點研究了基于5G的VPDN技術(shù)，在高速公路備份鏈路當中的應用措施。

【關(guān)鍵詞】5G；VPDN技術(shù)；高速公路；備份鏈路

中圖分類號： U491；TN929.5 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0004-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.002

Application of VPDN technology based on 5G in backup link of Expressway

CHEN Liang

（Taiyuan branch of shanxi communications holding group co.，LTD.，Taiyuan Shanxi 030000，China）

【Abstract】in the context of the rapid development of the modern transportation industry， the role of VPDN technology based on 5G is gradually highlighted in the backup links of domestic expressways. This paper first briefly outlines the VPDN technology based on 5G； then， it analyzes the design scheme of VPDN backup link based on 5G； finally， on the basis of summarizing the previous text， it focuses on the application of VPDN technology based on 5G in the backup link of the expressway.

【Key words】5G； VPDN technology； Freeway； Backup link

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高，社會各界對于我國高速公路備份鏈路，特別是新型基于5G的VPDN技術(shù)應用等方面，越來越關(guān)注。國內(nèi)大部分地區(qū)的高速公路所在區(qū)域地勢較為復雜，高速公路收費專網(wǎng)若出現(xiàn)問題，會對故障排查工作造成嚴重影響。因此，如何在現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展的背景下，合理應用基于5G的VPDN技術(shù)，優(yōu)化高速公路備份鏈路，成為了相關(guān)領域工作人員的工作重點之一。

1 基于5G的VPDN技術(shù)概述

基于5G的VPDN技術(shù)當中，即包含了5G技術(shù)，也涉及到了VPDN技術(shù)，通過對二者的概念分別闡述，有利于增進對二者相互融合的理解。

（1）5G技術(shù)

5G（fifth-generation），指的是移動通信系統(tǒng)的五代產(chǎn)品，是4G技術(shù)的延伸。2013年，韓國三星電子公司正式宣布，已經(jīng)成功開發(fā)5G移動通信技術(shù)的核心技術(shù)，并且計劃于2020年正式投入市場。與前幾代移動通信技術(shù)相比，該項幾乎可以在28GHz超高頻段當中，以每秒1Gbps的速度，進行數(shù)據(jù)和信息的傳輸，最高的傳輸距離可以達到兩公里。該項技術(shù)在電子通信產(chǎn)業(yè)當中應用，下載一部HD高品質(zhì)的電影，只需要一秒鐘就能完成[1]。

（2）VPDN技術(shù)

1）VPDN 概念

VPDN技術(shù)（Virtual Private Dial-up Networks），也被稱為是虛擬專用撥號網(wǎng)。通過撥號接入的方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡連接。該項技術(shù)在實際的應用環(huán)節(jié)中，承載著多項網(wǎng)絡信息的交互功能，通過認證和授權(quán)的方式，可以與安全的虛擬專用網(wǎng)絡建立連接。在現(xiàn)代化信息技術(shù)的快速發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的虛擬專用撥號網(wǎng)逐漸同5G技術(shù)相互融合，并且許多企業(yè)正逐漸在全國范圍內(nèi)興起發(fā)展。傳統(tǒng)的以固定物理地點為依托的連接方式，在實際的組織和管理工作當中，難以滿足新時期各個行業(yè)發(fā)展的網(wǎng)絡使用需求。而VPDN網(wǎng)絡，可以充分地利用隧道技術(shù)，在公共網(wǎng)絡當中，實現(xiàn)各行業(yè)內(nèi)部的連接，將用戶的信息和項目數(shù)據(jù)，封裝到隧道內(nèi)容，并以較高的速度實現(xiàn)傳輸。

2）VPDN 業(yè)務

VPDN技術(shù)的主要業(yè)務是，通過公用網(wǎng)絡建立私有網(wǎng)絡連接，將5G網(wǎng)絡作為承載網(wǎng)，為用戶提供撥號虛擬網(wǎng)的服務。在實際的實踐和應用環(huán)節(jié)當中，該項技術(shù)采用了L2TP隧道技術(shù)，在非公開加密網(wǎng)絡中，進行數(shù)據(jù)和信息的傳輸，以此實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的安全高效傳輸。無線VPDN業(yè)務在全國范圍內(nèi)，得到了部署和推廣，并且面向中國電信政企客戶開放。在CDMA和5G網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，可以有效地實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳達，并切通過此種方式，確保國內(nèi)高速公路備份鏈路的發(fā)展水平不斷提升。

2 基于5G的VPDN技術(shù)備份鏈路的設計方案

（1）網(wǎng)絡設計原則

基于5G的VPDN技術(shù)在對高速公路當中的備份鏈路進行設計時，工作人員需要根據(jù)網(wǎng)絡設計的基本原則，提升設計效率，優(yōu)化設計效果。比如，我國某地區(qū)的高速公路備份鏈路設計部門，在新技術(shù)研發(fā)設計的過程中，應用了相對成熟的主流媒體網(wǎng)絡，并且將當前網(wǎng)絡環(huán)境中，相對成熟的基于5G的VPDN技術(shù)，有機地融入到系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)，確保了各個設備的生產(chǎn)商，都可以提供相應的技術(shù)支持。此外，在設計環(huán)節(jié)中，還需要充分地保障，系統(tǒng)整體運營環(huán)境的安全性與可靠性。無線VPDN業(yè)務主要應用了L2TP技術(shù)，網(wǎng)絡連接處于非公開的加密狀態(tài)，公共網(wǎng)絡當中，客戶無法穿過虛擬的通道[2]。

（2）組網(wǎng)傳輸方案

對于高速公路運輸和收費管理等工作來說，網(wǎng)絡環(huán)境的安全性與可擴展性等，是最為關(guān)鍵的兩項發(fā)展要素。對此，國內(nèi)某地區(qū)的高速公路備份鏈路設計部門工作人員，在實際的組織和管理工作中，應用了MSTP技術(shù)和SDH多業(yè)務傳送平臺，對網(wǎng)絡環(huán)境進行了優(yōu)化管理，最終達到了分成管理和平滑擴容的效果。

（3）5G備份方案

基于5G的VPDN技術(shù)對高速當中的各項數(shù)據(jù)和信息進行備份，在實施的過程中，通過地備份的原理進行分析，有利于更加全面地了解到基于5G的VPDN技術(shù)的應用效果，進而在現(xiàn)有的基礎上，充分地優(yōu)化基于5G的VPDN技術(shù)應用模式。比如，國內(nèi)某地區(qū)的高速公路建設和發(fā)展部門工作人員，在應用基于5G的VPDN技術(shù)時，將5G路由器同時作為專線和5G網(wǎng)絡的接入設備。在實際的應用環(huán)節(jié)中，如此便能將5G網(wǎng)絡作為專線的備份線路。在此基礎上，進一步將PPP撥號應用到LAC設備當中，建立專用的VPDN通道，可以在確保信息安全的基礎上，提高數(shù)據(jù)信息的傳輸效率。

（4）LNS專用接入模式

公網(wǎng)系統(tǒng)的接入工作中，信息數(shù)據(jù)的應用模式具有如下特點：第一，開通便捷性。用戶只需要通過LNS的公用網(wǎng)絡，就可以開通相應的VPDN無線業(yè)務；第二，操作簡潔性。公網(wǎng)當中具有較多的接入點，有利于大量用戶集中接入；第三，應用場景更加廣泛。在實際的應用過程中，LNS專用接入模式，適配無線VPDN應用，同時還可以滿足ADSL VPDN用戶的使用?；?G的VPDN技術(shù)，可以充分地提升高速公路備份鏈路系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，同時還可以在原有的基礎上，進一步增強系統(tǒng)適用范圍。當專線網(wǎng)絡恢復之后，通過接口切換的方式，將原本的信息和數(shù)據(jù)備份到5G的VPDN當中，可以借助相對靈敏的方式，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包，優(yōu)化系統(tǒng)的應用效果。

3 基于5G的VPDN技術(shù)在高速公路備份鏈路中的應用

（1）網(wǎng)絡安全保障

在利用基于5G的VPDN技術(shù)時，需要確保網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性和運行管理工作的穩(wěn)定性。相對于其他網(wǎng)絡信號來說，CDMA具有極強的保密性特征。CDMA最初被應用在軍事戰(zhàn)爭領域中，信息保密傳輸工作中。該項技術(shù)在戰(zhàn)爭時期，廣泛地應用于戰(zhàn)時信息傳遞，因此具有極強的抗干擾和保密特征。在實際的應用環(huán)節(jié)中，CDMA信號會每隔1.25ms發(fā)生一次變化，因此此類信號很難被捕捉。并且，CDMA技術(shù)還應用了擴頻技術(shù)，有用信號的頻譜被充分拓寬，在大量無用信號當中，若想捕捉到一個有用信號十分困難。此外，CDMA信號基本上均為加密傳輸，密鑰為偽隨機碼，偽隨機碼的長度為42位，根據(jù)排列組合的方式，每次通話都可能會產(chǎn)生4.4萬億種組合可能。即便信號被攔截，在較短的時間內(nèi)，很難破譯出密碼[3]。

（2）網(wǎng)絡系統(tǒng)連接

網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接包括了車載數(shù)據(jù)采集終端連接、無線連接和VPDN平臺連接。對于車載數(shù)據(jù)采集終端的連接工作來說，工作人員要在每個數(shù)據(jù)采集終端中，配置支持5G通信系統(tǒng)網(wǎng)絡的模塊，通過電信公司提供的用戶名、密碼和撥號程序等，可以將用戶的信息數(shù)據(jù)，接入到信息數(shù)據(jù)庫當中，通過此種方式，可以實現(xiàn)高效率的網(wǎng)絡連接。在無線連接部分，根據(jù)不同信息數(shù)據(jù)采集終端，向電信公司PDSN發(fā)送的連接請求，用戶可以將自己的域名和密碼等信息，同時發(fā)送到PDSN當中。將認證信息發(fā)送到服務器終端中的新型數(shù)據(jù)進行整理，認證用戶的身份。VPDN的連接平臺主要為空中的信息數(shù)據(jù)網(wǎng)，是國內(nèi)電信公司，為企事業(yè)單位提供了無線方式接入到客戶內(nèi)網(wǎng)的一項基本業(yè)務。用戶從自己的終端當中，應用專線接入的方式，向電信VPDN平臺提出網(wǎng)絡接入申請，在確保與其他網(wǎng)絡相互獨立的狀態(tài)下，實現(xiàn)穩(wěn)定運行。

（3）雙重AAA認證

AAA認證主要指的是認證、授權(quán)和計費等三個過程。在實際的環(huán)節(jié)中，應用基于5G的VPDN技術(shù)的高速公路備份鏈路在進行規(guī)劃設計過程中，就需要進行授權(quán)認證。系統(tǒng)根據(jù)用戶的用戶名和密碼組合，或者結(jié)合其他特征等，對用戶的身份進行認證。得到系統(tǒng)認證的用戶，需要在網(wǎng)絡接入之后，授予IP地址以及允許網(wǎng)絡訪問的時間段等。除此之外，計費環(huán)節(jié)是網(wǎng)絡系統(tǒng)收集和記錄用戶對于網(wǎng)絡資源的使用情況，并根據(jù)網(wǎng)絡空間占有、網(wǎng)絡資源調(diào)配等情況，向用戶收取相應的費用。認證、授權(quán)和計費環(huán)節(jié)統(tǒng)統(tǒng)實現(xiàn)了基于5G的VPDN技術(shù)的網(wǎng)絡，對用戶訪問的監(jiān)督和管理。同時，經(jīng)過精準記錄的方式，還進一步保障了用戶的合法權(quán)益，確保系統(tǒng)網(wǎng)絡可以安全可靠地運行。雙重AAA認證，是當用戶經(jīng)過系統(tǒng)認證之后，將用戶的請求發(fā)送到客戶的AAA服務器終端，在客戶側(cè)進行二次認證，重復上述操作模式，可以最終提升系統(tǒng)的應用效率。

（4）虛擬通道調(diào)試

虛擬專用網(wǎng)絡的應用技術(shù)相對復雜，在實際的應用和管理工作當中，不僅包含了系統(tǒng)通信技術(shù)、現(xiàn)代認證技術(shù)和密碼技術(shù)等多項技術(shù)內(nèi)容，而且還涵蓋了安全管理技術(shù)和通道技術(shù)。在實際的應用過程中，通道技術(shù)是在數(shù)據(jù)卡上，對需要傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進行封裝。在這一環(huán)節(jié)中，主要應用的為L2TP模式，借助通道的方式，使PPP可以順利地通過多種不同的網(wǎng)絡協(xié)議，即幀中繼、同步光纖網(wǎng)絡、異步傳輸模式等多種不同的形式。在這一環(huán)節(jié)中應用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在VPDN網(wǎng)路環(huán)境中，對其他用戶不可見。

4 總結(jié)

綜上所述，目前，國內(nèi)部分地區(qū)的高速公路系統(tǒng)當中，已經(jīng)初步地接入了以5G的VPDN技術(shù)為依托的備份鏈路。通過此種方式，可以在原有的基礎上，進一步優(yōu)化基于5G的VPDN技術(shù)，可以達到完善高速公路無線備份鏈路的方式。相關(guān)領域的工作人員，要增強網(wǎng)絡安全保障，優(yōu)化網(wǎng)絡系統(tǒng)連接，提供雙重AAA認證，配合虛擬通道調(diào)試的方法，提升基于5G的VPDN技術(shù)的應用效果。

【參考文獻】

[1]朱春志.無線VPDN技術(shù)在專線備份系統(tǒng)中的應用[J].江蘇通信，2017，33（04）：71-73.

[2]黃睿.IPSEC VPN在四川高速公路收費系統(tǒng)無線備份鏈路中的應用[J].科技傳播，2016，8（06）：114-115.

[3]高代兵，操川，賀芳.基于VPN的備份鏈路在安徽省高速公路電子收費系統(tǒng)中的應用[J].公路交通科技（應用技術(shù)版），2010，6（04）：189-191.