基于3G無線VPDN網(wǎng)絡(luò)備份通信線路的實現(xiàn)

摘 要： 針對氣象觀測資料時效性、真實性和準確性的特殊需求，為了保證省內(nèi)氣象地面通信傳輸通道時刻暢通和氣象業(yè)務(wù)高效穩(wěn)定運行，結(jié)合河北省氣象地面通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，提出了利用3G網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)省內(nèi)地面通信備份線路的方案，并詳細做了BFD方案、3G路由器并網(wǎng)接入及省中心接入交換機訪問控制的設(shè)計與實驗，得到基于3G無線VPDN網(wǎng)絡(luò)完全可以實現(xiàn)省內(nèi)地面通信傳輸通道的結(jié)論，為氣象業(yè)務(wù)高效穩(wěn)定的運行提供了保障。

關(guān)鍵詞： 3G網(wǎng)絡(luò)； 氣象通信； VPDN； BFD

中圖分類號： TN711?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）23?0049?03

Realization of backup communication lines based on 3G wireless VPDN networks

NIE En?wang， DONG Bao?hua

（Hebei Province Meteorological Information Center， Shijiazhuang 050021， China）

Abstract： In view of the special needs of the meteorological observation data timeliness， authenticity and accuracy， a scheme using the 3G network to realize the ground communication backup line within Hebei Province is proposed in combination with the present situation of the Hebei Province meteorological ground communication network to ensure the stability and high?efficiency running of Hebei Province meteorological ground communication transmission. The design and experiment of BFD scheme， 3G router grid connection and access control of provincial central access switch were done. A conclusion that the province ground communication transmission channel can be completely realized on the basis of 3G wireless VPDN network is obtained in this paper. It provides a guarantee for the efficient and stable operation of the meteorological service.

Keywords： 3G network； meteorological communication； VPDN； BFD

0 引 言

隨著氣象事業(yè)的快速發(fā)展，氣象部門業(yè)務(wù)觀測資料越來越多，且都具有極強的時效性、真實性和準確性。為保障氣象預(yù)報的準確度，業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量時效要求極高。再加上河北省氣象臺站眾多，還有大量無人值守的自動站，對各種探測資料的穩(wěn)定傳輸也提出了更高的要求。目前的省內(nèi)氣象網(wǎng)絡(luò)備份通信系統(tǒng)存在可靠性低、靈活性差、設(shè)備老化等方面的問題，已經(jīng)不能滿足氣象資料傳輸?shù)男枰０殡S著國內(nèi)3大電信運營商3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)推進，采用3G網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)省內(nèi)備份通信線路成了可能，這為氣象業(yè)務(wù)高效穩(wěn)定的運行提供了保障。

1 氣象通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

河北省氣象網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)包括市局、縣局和雷達站廣域網(wǎng)系統(tǒng)，分別是省到市是8M的MPLS VPN，市到縣是2M的SDH，各雷達站到市局是2M的SDH數(shù)字專線。另外，省局有50M的互聯(lián)網(wǎng)專線，各縣站在主線路故障時可以用固定電話撥號通過互聯(lián)網(wǎng)通道把觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞【帧?/p>

自互聯(lián)網(wǎng)備份通道建立以來，備份通道在業(yè)務(wù)運行中發(fā)揮著重要作用。平均每天都有2個以上的站通過備份通道傳輸數(shù)據(jù)。但是近幾年由于道路施工、建筑施工等原因，通信光纜經(jīng)常被挖斷，而且一般情況下，電話線也同時被挖斷，并且隨著通信技術(shù)的發(fā)展，有些地區(qū)的撥號業(yè)務(wù)已經(jīng)取消，影響了業(yè)務(wù)的運行。

建設(shè)一套穩(wěn)定的基于3G無線數(shù)傳的備份通信傳輸通道，替代現(xiàn)有的固話 Internet撥號備份通道。當主通道線路故障時，數(shù)據(jù)會自動、快速的切換到3G無線備份線路上來，從而確保臺站氣象資料的正常高效傳輸。

2 VPDN和3G通信技術(shù)簡介

VPDN（Viaual Private Dial?up Network），又稱虛擬專用（或私有）撥號網(wǎng)，是虛擬專用網(wǎng)（VPN）業(yè)務(wù)的一種，是以撥號接入方式上網(wǎng)，在其之上傳輸數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行封包和加密的一種網(wǎng)絡(luò)。它是利用IP網(wǎng)絡(luò)的承載功能結(jié)合相應(yīng)的認證和授權(quán)機制建立起來的安全的VPN，是近年來隨著Internet的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種技術(shù)。VPDN可以實現(xiàn)將數(shù)據(jù)流量強制到特定的目的地，并提供必要數(shù)據(jù)安全支持。

3G（the 3rd Generation）技術(shù)，指第三代移動通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通信技術(shù)。3G技術(shù)能夠同時傳送聲音（通話）及數(shù)據(jù)信息（電子郵件、即時通信等），其特點是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)采用的是中國聯(lián)通公司推出的W?CDMA 3G移動通信業(yè)務(wù)，其理論帶寬可達7.2 Mb/s，完全可以滿足實際業(yè)務(wù)需要。

3 氣象通信系統(tǒng)備份線路的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的基本組成

每個基層臺站配備一臺邁普RM1800?20W路由器，并購買聯(lián)通3G服務(wù)，用于接入3G無線網(wǎng)絡(luò)，并限制公網(wǎng)和語音功能，3G路由器根據(jù)設(shè)定的APN 建立撥號連接；省中心機房與省聯(lián)通GPRS網(wǎng)關(guān)之間開通一條4M MSTP數(shù)據(jù)專線，建立靜態(tài)路由；省中心機房部署一臺BFD服務(wù)器，用來檢測主通道線路狀態(tài)。

3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

河北省氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 河北省氣象業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 BFD方案

雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測（BFD）協(xié)議，是一種高速的獨立HELLO協(xié)議，是與鏈路、接口、隧道、路由或其他網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)部件建立聯(lián)系的中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)協(xié)議。從基礎(chǔ)傳輸技術(shù)中經(jīng)過逐步發(fā)展而來的，它可以檢測網(wǎng)絡(luò)各層的故障，提高故障檢測與恢復(fù)速度。BFD提供了一種檢測鏈路或系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸流能力的簡單方法。

在省局設(shè)立供 BFD 會話測試的服務(wù)器，縣局交換機上啟動與省局的BFD會話，添加BFD監(jiān)控的靜態(tài)路由，該路由根據(jù)BFD狀態(tài)而決定是否生效，從而可實現(xiàn)路由的自動切換。

3.3 交換機設(shè)置

在市縣局核心交換機原來基礎(chǔ)上增加一個以太口連接RM1800?20W，以華為交換機為例，增加配置如下：

ip route?static 10.48.36.18 255.255.255.255 yy.yy.yy.yy

bfd qwer bind peer?ip 10.48.36.18 source?ip xx.xx.xx.xx auto

ip route?static 172.18.32.0 255.255.255.0 yy.yy.yy.yy track bfd?session qwer

ip route?static 172.18.32.0 255.255.255.0 zz.zz.zz.zz preference 100

建立的BFD 會話名稱為qwer， 10.48.36.18 是省局供 BFD 會話測試的服務(wù)器，xx.xx.xx.xx 是臺站的業(yè)務(wù)網(wǎng)VLAN的地址，yy.yy.yy.yy為臺站主通道路由地址，zz.zz.zz.zz為臺站3G路由器地址。

兩條路由中，track bfd?session qwer就是用BFD會話監(jiān)控主通道路由，會話狀態(tài)決定主路由是否可用；preference 100是保證3G路由在主通道能用時，優(yōu)先級低于主通道。

3.4 RM1800?20W配置

3.4.1 LAN口配置

把LAN口與市縣交換機相連，并配置IP地址：10.x.x.1/255.255.255.0，IP地址與交換機端口的地址在同一網(wǎng)段。

3.4.2 撥號接口設(shè)置

在撥號接口的基本設(shè)置中修改接入點為sjzqxj.hbjc.heapn；在高級設(shè)置中去掉勾選項“識別無效DNS”，其他設(shè)置默認。

3.4.3 路由設(shè)置

在靜態(tài)路由設(shè)置中添加一條靜態(tài)路由，目的地址為縣站業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)段，下一條為交換機與RM1800?20連接端口地址。

3.5 3G路由器并網(wǎng)

把配置后的3G路由器固定，用網(wǎng)線連接到三層交換機上已配置好的端口。

斷開主通道，查看網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從縣局業(yè)務(wù)主機用跟蹤命令跟蹤省局業(yè)務(wù)主機，得到如下結(jié)果，說明到省局的3G線路正暢通。

C：＼Documents and Settings＼Administrator>tracert 172.18.32.3

Tracing route to 172.18.32.3 over a maximum of 30 hops

1 <1 ms <1 ms <1 ms 10.49.39.1 3G路由器地址

2 65 ms 60 ms 68 ms 192.168.255.249 網(wǎng)通3G地址

3 60 ms 59 ms 60 ms 10.48.5.254 省局路由器地址

4 61 ms 68 ms 59 ms 172.18.32.3 目的地址

Trace complete.

3.6 VPN接入交換機設(shè)置

在省信息中心三層交換機（與聯(lián)通專線相連）上增加如下配置：

//接口ip地址

interface GigabitEthernet3/4

description 3G?Wireless

no switchport

ip address 192.168.255.137 255.255.255.252

//隧道tunne10

interface Tunnel0

ip address 192.168.255.249 255.255.255.252

ip access?group 88 out

tunnel source GigabitEthernet3/4

tunnel destination 221.194.31.254

//路由表

ip route 172.18.32.0 255.255.255.0 10.48.5.254

ip route 10.48.36.0 255.255.255.0 10.48.5.254

ip route 10.48.72.0 255.255.255.0 10.48.5.254

ip route 221.194.31.254 255.255.255.255 192.168.255.138

//訪問控制列表：

access?list 88 permit 10.48.36.15

access?list 88 permit 10.48.72.30

access?list 88 permit 172.18.32.3

配置說明：

（1）配置3G無線的接口IP地址，用于與聯(lián)通專線連接。

（2）配置隧道。利用隧道技術(shù)實現(xiàn)將數(shù)據(jù)流量強制到特定的目的地（221.194.31.254）。

（3）配置路由。配置到中心內(nèi)網(wǎng)（172.18.32.0、10.48.36.0、10.48.72.0）的路由；配置到聯(lián)通中心機房的回執(zhí)路由（221.19.31.254）。

（4）配置訪問控制列表?；跇I(yè)務(wù)和運行成本的需要，配置一個access?list 88控制3G輔助通道的訪問。

4 結(jié) 語

通過以上的設(shè)計與實現(xiàn)，得出基于3G無線VPDN網(wǎng)絡(luò)完全可以實現(xiàn)省內(nèi)地面通信傳輸通道的結(jié)論。隨著現(xiàn)代氣象的不斷發(fā)展，各種類型的氣象資料越來越多，氣象資料的傳輸質(zhì)量和及時率要求越來越高。3G無線傳輸技術(shù)實現(xiàn)了我省地面通信線路的備份，為氣象業(yè)務(wù)高效穩(wěn)定的運行提供了保障。隨著3G技術(shù)的飛速發(fā)展，3G業(yè)務(wù)在安全性、成熟度、信號質(zhì)量等各方面的提升，3G傳輸系統(tǒng)會更有效和更穩(wěn)定，在將來的氣象信息傳輸中會發(fā)揮更大的作用。

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