局站分離后縣級氣象網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)與優(yōu)化

楊肖珂，邸永強，張修勇

(1.渭南市氣象局，陜西渭南 714000；2.陜西省氣象信息中心，西安 710014)

隨著經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，很多縣級氣象臺站因探測環(huán)境被破壞面臨搬遷或已經(jīng)搬遷[1]。渭南市近5年搬遷6個國家氣象觀測站，其中4個屬于局站分離形式?？h級氣象臺站為保持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，通常租用兩家運營商的MSTP數(shù)字電路組建廣域通信網(wǎng)[2]，兩條線路互為備份，提供網(wǎng)絡(luò)冗余連接，保障業(yè)務(wù)。局站分離后，觀測站測報業(yè)務(wù)因網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定性要求必須采用冗余線路[3]，局端預(yù)報服務(wù)、日常辦公、人員值班等工作也要求臺站到省、市局的網(wǎng)絡(luò)必須有較高的穩(wěn)定性，這對縣級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化提出新的要求。實驗表明采用雙路由器三角形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計可有效提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和使用效率，滿足局站分離后觀測站和局端對網(wǎng)絡(luò)高穩(wěn)定性的要求。

1 縣級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案

1.1 局站分離后對比觀測期間的組網(wǎng)方式

遷移國家級地面氣象觀測站，須在新址和舊址間進(jìn)行至少1年的對比觀測。對比觀測必須在新址和舊址觀測場內(nèi)進(jìn)行，新址觀測期間觀測數(shù)據(jù)一般不需要上傳，只保證自動站正常運行、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確采集和完整存儲。新址完成觀測場建設(shè)和自動站設(shè)備安裝后，其他配套設(shè)施建設(shè)往往滯后，不能滿足業(yè)務(wù)人員現(xiàn)場值班需求。但由于業(yè)務(wù)監(jiān)控和安防視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸需求，從局端到新址間布設(shè)一條光纖專線LC(圖1)，市縣間的兩條專線保持不變(LA、LB)，實現(xiàn)新址網(wǎng)絡(luò)連通。業(yè)務(wù)人員通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控自動站運行及數(shù)據(jù)采集是否正常。新址自動站安裝有綜合硬件控制器，可將新址自動站業(yè)務(wù)用機布設(shè)在局端值班室，遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)，即使新布設(shè)專線出現(xiàn)故障，也可等專線恢復(fù)后補調(diào)數(shù)據(jù)，不影響數(shù)據(jù)的完整性，滿足對比觀測期間數(shù)據(jù)傳輸需求。

圖1 對比觀測期網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.2 對比觀測結(jié)束后業(yè)務(wù)化運行時的組網(wǎng)方式

對比觀測結(jié)束后，新建自動站正式業(yè)務(wù)化運行，需要按照正式站的要求組建網(wǎng)絡(luò)。之前的單一通信鏈路不能滿足需求，通常采用將市氣象局到縣氣象局(老站址)的兩條電路LA、LB同時遷移至新站址(圖2)的方式組建網(wǎng)絡(luò)，兩條線路互為備份，保障通信網(wǎng)絡(luò)可靠性和穩(wěn)定性；LC作為局端接入氣象廣域網(wǎng)的唯一出口。這樣做的優(yōu)點是市氣象局層面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變，并滿足新站觀測業(yè)務(wù)需求；但缺點是縣氣象局局端只有一條線路接入氣象網(wǎng)絡(luò)，一旦LC線路出現(xiàn)故障，會影響局端業(yè)務(wù)正常開展。要解決局端鏈路冗余問題，需要另外租賃一條運營商電路，增加縣級臺站的運行成本。由于地面氣象觀測場對環(huán)境條件的高要求，新站選址往往在比較偏僻的城郊或者鄉(xiāng)村，通信線路遷移或新開通工程量較大，費用也高。

圖2 新站正式運行后采用的組網(wǎng)方式

1.3 優(yōu)化設(shè)計的雙路由器三角形組網(wǎng)方式

陜西氣象廣域網(wǎng)采用了基于數(shù)據(jù)鏈路狀態(tài)的OSPF(openshortestpathfirst)路由策略，當(dāng)鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，能自動生成路由[4-5]。西安市氣象局通過對各區(qū)縣局配置熱備份路由器，實現(xiàn)縣局-市局廣域網(wǎng)雙路由、雙鏈路的對稱連接[6]。借鑒OSPF動態(tài)路由特性和雙路由、雙鏈路對稱連接，局站分離的縣局可采用雙路由器三角形連接方式組網(wǎng)(圖3)，同時保障局端和新站址端的網(wǎng)絡(luò)可靠性和穩(wěn)定性。在局端和新址端各部署一臺路由器(Route1、Route2)，將市縣廣域網(wǎng)中兩條電路中的任意一條遷移至新址端，與LC共同組建雙路由器三角形連接方式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。需要注意的是，遷移的電路盡量與LC選取不同通信運營商，減少單一運營商帶來的故障風(fēng)險。在雙路由器三角形連接方式中，任意1條鏈路故障時，OSPF路由策略能夠自動形成路由，保障局端、新址與省市氣象局間正常通信，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。該組網(wǎng)方式具有以下優(yōu)點。

圖3 采用雙路由器三角形組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

(1)網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜度和通信費用低。不增加額外通信線路，原市縣兩條通信線路只需遷移一條，只有一次性遷移費用，減少通信費用；市氣象局的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口配置及策略路由[5]等不需變動，縣局只需配置LC線路，減少網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜度。

(2)局端和新址端同時實現(xiàn)線路冗余，具備高可靠性和穩(wěn)定性。三條線路互為備份，任意1條線路中斷不影響局端和新站端通信。在不增加線路的情況下，實現(xiàn)局端和新站端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)冗余，滿足觀測、預(yù)報服務(wù)、辦公等業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求。

(3)提升網(wǎng)絡(luò)安全控制力?？h氣象局辦公計算機有接入互聯(lián)網(wǎng)的需求，觀測業(yè)務(wù)計算機因網(wǎng)絡(luò)安全管理要求不允許接入。采用三角形組網(wǎng)方式后，可兩者分別管理，提升網(wǎng)絡(luò)安全控制力。通過網(wǎng)絡(luò)配置，辦公用計算機同時連通氣象專網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)，觀測業(yè)務(wù)只接入業(yè)務(wù)專網(wǎng)。

2 路由器接口配置

根據(jù)陜西省氣象網(wǎng)絡(luò)地址分配表，每個縣局有8個固定的C類網(wǎng)段可使用，地址空間中的第一個C類地址段用在與上級的骨干網(wǎng)絡(luò)上。例如渭南某縣氣象局網(wǎng)段為(100.189.64.0/24～100.189.71.0/24)，按照雙路由器三角形組網(wǎng)方式，局站到市氣象局線路采用100.189.64.0/24，觀測業(yè)務(wù)采用100.189.65.0/24，預(yù)報服務(wù)及辦公采用100.189.66.0/24。局端到站端間線路也采用100.189.64.0/24，對應(yīng)路由器兩個端口IP分別為100.189.64.13和100.189.64.14。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D3。路由器采用新華三(型號H3CMSR36-10)，具體配置如下：

Route1接口配置

#

interfaceGigabitEthernet0/0

descriptionoffice

portlink-moderoute

comboenablecopper

ipaddress100.189.66.254 255.255.255.0

#

interfaceGigabitEthernet0/1

descriptiontelcom

portlink-moderoute

duplexfull

ipaddress100.189.64.6 255.255.255.252

ospfnetwork-typep2p

#

interfaceGigabitEthernet0/1

descriptionju->zhan

portlink-moderoute

duplexfull

ipaddress100.189.64.13 255.255.255.252

ospfnetwork-typep2p

#

ospf913

area0.0.3.145

network100.189.64.0 0.0.0.255

network100.189.66.254 0.0.0.0

#

Route2接口配置

#

interfaceGigabitEthernet0/0

descriptionyewu

portlink-moderoute

comboenablecopper

ipaddress100.189.65.254 255.255.255.0

#

interfaceGigabitEthernet0/1

descriptionbctv

portlink-moderoute

duplexfull

ipaddress100.189.64.10 255.255.255.252

ospfnetwork-typep2p

#

interfaceGigabitEthernet0/1

descriptionzhan->ju

portlink-moderoute

duplexfull

ipaddress100.189.64.14 255.255.255.252

ospfnetwork-typep2p

#

ospf913

area0.0.3.145

network100.189.64.0 0.0.0.255

network100.189.65.254 0.0.0.0

#

3 討論

局站分離后，采用雙路由三角形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以較小的成本，實現(xiàn)局端和站端鏈路的冗余備份，有效提高了局站分離后縣級網(wǎng)絡(luò)的可靠性和使用效率。但因三條電路任意一條故障不影響整體業(yè)務(wù)運行，線路故障不易發(fā)現(xiàn)，因此要加強監(jiān)控，定期查看網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工作狀態(tài)，配合市級網(wǎng)絡(luò)維護人員對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和維護。市級保障部門可以結(jié)合實際考慮開發(fā)升級網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺，以方便業(yè)務(wù)人員及時發(fā)現(xiàn)處理故障。