畢節雷達樓網絡組成及備份方式介紹

陳焰犢，謝 明，趙 虎，龔雪鵬，張 錦

(1.貴州省畢節市七星關區氣象局，畢節 七星關 551700；2.貴州省畢節市氣象局，畢節 七星關 551700；3.貴州省水城縣氣象局，貴州 水城 553600)

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畢節雷達樓網絡組成及備份方式介紹

陳焰犢1，謝 明2，趙 虎3，龔雪鵬2，張 錦3

(1.貴州省畢節市七星關區氣象局，畢節 七星關 551700；2.貴州省畢節市氣象局，畢節 七星關 551700；3.貴州省水城縣氣象局，貴州 水城 553600)

該文從光纖接入局域網、無線網橋接入局域網、3G無線上網傳輸3個方面介紹了畢節雷達樓和畢節綜合氣象信息樓之間的網絡傳輸方式和網絡備份方式，通過ping命令對3種方式在數據傳輸中的平均延時、最大延時、最小延時和掉包率進行測試，并總結了3種方式各自的優缺點，對雷達傳輸網絡發展提出一些展望，同時也為相關業務技術人員在具體使用中提供一些參考。

雷達；網絡；結構；備份

1 引言

貴州省畢節市雷達樓于2006年建設完成并投入使用，雷達的使用充分發揮了其監測能力及項目的綜合效益，為畢節市防災減災工作提供了指導和保障。而穩定的雷達信息傳輸網絡結構和網絡備份方式正是保證雷達發揮其功能和效益的關鍵性因素，因此，雷達的信息網絡保障工作也越來越凸顯其重要性，對信息網絡業務人員的業務水平也提出了更高的要求。筆者結合實際工作，對畢節市雷達樓的信息網絡使用結構和備份情況進行統一的介紹，希望能對其它雷達臺站的雷達信息網絡保障工作提供一定的借鑒和參考。

2 畢節雷達樓的網絡結構和備份情況

雷達計算機系統的數據傳輸基于TCP/IP網絡協議，網絡構造也是基于該協議實現的[1]。畢節雷達樓建設之初主要采用的是獨立的縣級氣象部門網絡傳輸結構，即到2007年建成的省地4M專線+地縣2M專線模式[2]。在該模式中雷達樓使用省局為縣級氣象部門統一劃分的IP地址，通過獨立的網絡結構形成局域網，再傳輸到市氣象局和省氣象局。但是在2012年后，由于畢節綜合氣象信息樓建設完工并投入使用，綜合氣象信息樓與雷達樓的直線距離只有300 m，雷達樓設備的運行監控、雷達資料處理、雷達數據傳輸等大部分基礎業務工作都遷移至綜合氣象信息樓內進行，為保障對雷達進行較好地遠程監控和管理，同時也將畢節雷達樓的信息網絡合并到綜合氣象信息樓的市級氣象信息網絡內，為此，畢節市氣象局為雷達樓的信息網絡架設和網絡備份采取了多種方法。

2.1 采用光纖接入局域網實現遠程控制

由于雷達數據的控制平臺在信息樓內，離雷達站有一定距離，但雷達站工作人員平時是在信息樓業務平臺上工作，所以為了更好實現對雷達的遠程控制，畢節雷達站采用光纖直連的方式。在該實現方式中，使用光纖信道和信息復用技術，來完成新一代天氣雷達在本地工作室與遠程終端之間的雙向信息傳輸[3]。即將雷達站信息網絡通過光纖接入綜合氣象信息樓的核心交換機，形成局域網，然后通過信息樓的市局網絡直接將雷達資料傳輸到上級業務部門(圖1)。

2.2 采用無線網橋實現局域網備份

為更有效地保障雷達業務信息網絡傳輸，在使用光纖直連的方式之外，畢節雷達站和綜合氣象信息樓之間還采用了無線網橋實現局域網的方式進行了網絡備份。無線網橋顧名思義就是無線網絡的橋接，它可以在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁(無線網橋亦是無線AP的一種分支)[4]。畢節雷達站采用的是帶寬為300 M的NB-LINK2490工程用無線網橋設備，該無線網橋的工作頻率是2 312～2 662 mHz，水平極化角是30°，垂直極化角是28°，理論上可以實現距離1 km以上點對點的遠程無線傳輸。使用時只需要在雷達站和綜合氣象信息樓之間各架設一個無線網橋設備，將兩個無線網橋分別接入雷達站和綜合氣象信息樓的局域網，再將兩個無線網橋設備進行點對點地對射，就可以將兩棟樓的局域網進行合并，形成一個整體的局域網，從而實現對雷達樓設備的遠程控制(如圖2)。

圖1 采用光纖接入局域網實現遠程控制的網絡結構

圖2 采用無線網橋實現局域網備份的方式

2.3 采用3G無線網絡作為雷達數據傳輸的備份通道

無論是通過直接用光纖接入局域網的方式還是使用無線網橋接入局域網的方式，對于雷達數據的上傳都需要通過市局到省局的主線路進行傳輸，一旦主線路中斷就無法保障雷達數據的正常上傳，所以在主線路傳輸中斷的情況下還采用了3G無線網絡作為雷達數據傳輸的備份通道。

3G技術指第三代移動通信技術，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術，3G技術能夠同時傳送聲音及數據信息，其特點是提供高速數據業務[5]。在雷達傳輸中使用3G無線網絡是指通過電信公司或聯通公司等單位購買無線上網用的UIM卡，將其裝入專用的3G無線網卡或無線路由，使電腦能夠通過撥號無線登錄互聯網的目的，再通過VPN撥號連接將雷達數據上傳到省局服務器。通過3G上網可以單獨的使用一塊獨立3G無線網卡上網，也可以使用專用的3G無線路由器實現上網，區別是前者每次只能提供一臺計算機無線上網，后者可以根據路由器接口數量同時使多臺計算機無線上網(如圖3)。

3 3種網絡結構在業務運行中的特點

3.1 光纖接入在業務運行中的特點

在氣象基礎業務運行中，采用光纖接入局域網是使用最為廣泛的數據傳輸方式，該方式的性能相對穩定可靠，不容易受到外界如天氣變化和信號干擾等環境的影響，網絡信息的傳輸速度快、距離遠，通信容量大，可以有效實現對雷達的遠程控制，也是目前雷達業務遠程控制中最理想的網絡傳輸方法。另外，光纖架設屬于一次性工程投入，一旦光纖架設好后不用再投資其它費用，也不用租用其它網絡營運商的線路和IP地址，只需接入氣象部門原有的內網線路就可以實現雷達信息的實時傳輸，使用成本相對較低。但是由于光纖存在質地脆，機械強度差的特點，再加上城市現代化建設，光纖埋設后很容易受到城市建設施工的影響，一旦光纖因建筑施工、建設等因素受到破壞，光纖的接續需要專業的工具、設備和技術，受破壞的位置也難以判斷，不能夠立即恢復通信。因此在使用光纖進行直連的時候還需要準備其它的網絡通信備份方式以保障雷達業務的正常運行。

圖3 采用3G無線網絡作為數據傳輸的備份通道

3.2 無線網橋在業務運行中的特點

無線網橋通常應用在工程型遠距離無線局域網環境搭建中，因此在氣象業務中很少應用到。它安裝簡單，只需要將兩端設備分別接入局域網并且實現對射即可，無需專業技術人員和工具，實現起來比較容易，但必須保證兩個局域網的IP地址和無線網橋上設置的IP地址在同一個地址段。另外采用無線網橋進行傳輸，不需要工程架設費用，再加上無線網橋設備價格便宜，只要一次性投入設備購置費用，后期也不用另外租用通信營運商的線路和IP地址，利用氣象部門的內網線路和IP地址就可以實現氣象數據的實時傳輸，是雷達站和綜合氣象信息樓之間實現網絡連接的幾種方式中成本最低的。但是在測試中筆者也發現無線網橋會受到一些外界環境因素的干擾，如在雷雨天氣或有電磁輻射干擾的地方，無線網橋的傳輸效率會大打折扣，傳輸能力也不穩定，甚至會出現傳輸延時較大和掉包的情況，而且使用無線網橋搭建局域網時會受到建筑環境的限制，兩個無線網橋中間不能有建筑物或其它物體遮擋，否則就不能形成有效的局域網連接。因此相對使用光纖進行直連的方式，無線網橋更適合用戶在兩棟有一定距離但是無阻擋的業務樓房之間搭建局域網時使用，也適合構建氣象業務中的臨時性點對點近距離無線網絡數據傳輸。

3.3 3G移動通信在業務運行中的特點

3G無線網絡設備安裝簡單，信號覆蓋范圍廣，移動能力強，可以在任何有手機3G網絡信號的地方接入互聯網，因此該方式目前也是氣象地面測報數據和預報產品上傳的網絡備份和戶外氣象設備數據讀取、氣象應急車戶外通信等氣象業務最常用的網絡傳輸方式。另外隨著通信營運商技術發展，3G網絡的無線上網還可以根據實際需求升級為4G網絡的無線上網，根據目前對畢節市七星關區市內最新移動4G網絡進行單機測試，在4G網絡內傳輸數據速率上下行可以達到6.0 Mb/s以上，其傳輸速度和穩定性遠遠大于3G網絡，4G無線網絡的接入方法和使用3G無線路由器的接入方法一樣，只是目前支持4G移動網絡的基站還比較少，因此4G網絡的使用還不具備普遍性，但隨著信息技術的升級和發展，相信4G移動網絡將為氣象信息數據的傳輸提供更快捷、更穩定和更有效的網絡保障。

但是由于網絡營運商提供服務的局限性，3G無線上網方式受到營運商提供網絡信號限制，目前無論是從使用的帶寬，還是數據傳輸的速度都無法滿足氣象業務數據傳輸的要求，再加上使用無線信號容易受到外界環境因素的干擾，在雷雨天氣或有電磁干擾的地方傳輸效率都會大打折扣。而且使用3G無線上網目前只能使用網絡營運商提供的按月包流量業務，每個月都要支付一定的費用，3G無線網卡和3G無線路由又屬于低端網絡耗材，更換頻率高，所以這種上網方式的使用成本較高。業務人員也需要對VPN連接的設置、氣象數據傳輸備份通道和聯網流程等非常熟悉，需要加強相關業務培訓。

4 3種網絡結構在雷達資料傳輸中的網絡測試

在保證網絡運行平穩的前提下，雷達拼圖數據傳輸的同時通過在雷達樓計算機采用 “ping 省局服務IP地址 -n 100”的命令分別對3種網絡結構傳輸速率進行測試，其測試結果如表1。

表1 3種網絡結構的數據傳輸速率測試對比

在測試對比表中可以看到，3種網絡結構中光纖直連的方式是最穩定的，而無線網橋和3G無線通信傳輸延時都比光纖直連的延時高，并且會受到天氣過程的影響。在雷雨天氣進行測試時發現無線網橋的連接方式大約會出現1%～5%的掉包和超過300 ms的延時，而3G無線通信不但在雷雨天氣中會受到影響，當進行大容量的數據傳輸，特別是利用3G無線路由使多臺計算機同時進行數據傳輸時，其傳輸速率會出現較大的延時，掉包現象比使用無線網橋的情況更加嚴重。因此無論無線網橋和3G無線通信技術的安裝和使用有多么方便都不能取代光纖直連的方式作為雷達數據傳輸的主要方式，而只能作為備份網絡使用。

5 結束語

在以上介紹的3種雷達站網絡傳輸方式中，采用光纖直接接入局域網的方式為畢節雷達數據傳輸提供了快捷、穩定的網絡傳輸渠道，采用無線網橋接入局域網的方式作為光纖的備份通道為畢節雷達數據傳輸提供了安全、可靠的網絡連接保障，采用3G無線網絡的傳輸方式雖然還存在傳輸速度慢，傳輸信號不穩定，可使用的帶寬小等很多缺點，但是作為一種相對獨立，而且不用通過市局網絡中轉即可接入省局備份傳輸通道的網絡備份方式又是不可或缺的，并且隨著4G無線網絡的發展，3G無線網絡所存在的缺點也都將會逐漸得到解決。

當前現代化信息技術的發展飛速，氣象部門對信息網絡安全、穩定、高速等要求越來越高，信息網絡傳輸的方式也越來越多樣化、便捷化，因此業務人員只有在實踐中不斷探索和積累經驗，逐步提高對網絡運行中出現的各種問題的處理及維護能力，根據實際情況選擇更合適的網絡傳輸方式和保障方式、才能更好地保障氣象信息業務的穩定運行和正常傳輸，真正地發揮氣象信息網絡在氣象服務工作中的優勢和核心地位。

[1] 易永力，楊慶紅， 周士茹，等.傳輸網絡結構對多普勒天氣雷達的影響[J].氣象水文海洋儀器，2012，(01)：39-40.

[2] 潘紹美，閔利平，黃平，等.縣級氣象網絡結構的改進與優化[J].貴州氣象，2009，(04)：37-38.

[3] 邵竹生，許盛海.現代通信技術在氣象雷達中的應用[J].雷達科學與技術，2003，(03)：17-20.

[4] 劉軍芝.無線網橋的維護和管理[J].計算機與網絡，2012，(17)：65-67.

[5] 聶恩旺，董保華.基于3G無線VPDN網絡備份通信線路的實現[J].現代電子技術，2013(23)：57-58.

2015-01-16

陳焰犢(1985—)，男，工程師，主要從事綜合氣象業務工作。

1003-6598(2015)06-0069-04

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