基于抽象模型的氣象廣域網(wǎng)設(shè)計方法

許海波　張希鵬

摘要：近年來，經(jīng)濟社會的快速發(fā)展對氣象信息網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，特別是網(wǎng)絡(luò)的可靠性不僅影響氣象業(yè)務(wù)的正常運行，也影響到預(yù)警信息的發(fā)布，氣象信息網(wǎng)絡(luò)根據(jù)新的需求，也歷經(jīng)調(diào)整和重新設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點越來越多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。本文試圖從復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，對SDH、MSTP、MPLS VPN和傳統(tǒng)VPN抽象出不同的網(wǎng)絡(luò)模型，實踐證明，這些模型對氣象信息網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計、方便網(wǎng)絡(luò)管理員理解和維護網(wǎng)絡(luò)、簡化網(wǎng)絡(luò)配置等方面有一定的意義。

關(guān)鍵詞：SDH;MSTP;MPLS VPN;抽象模型

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）08-0134-02

0 引言

隨著電信技術(shù)的不斷發(fā)展，氣象廣域網(wǎng)從前期使用的X.25分組交換網(wǎng)、同步數(shù)字序列SDH等逐步過渡到多業(yè)務(wù)傳輸平臺MSTP和MPLS VPN為主用線路、普通VPN技術(shù)為備用線路的高冗余、高可靠的大型部門廣域網(wǎng)。基于面向連接的X.25分組交換網(wǎng)早已淘汰，本文只討論目前業(yè)務(wù)使用中的SDH、MSTP、MPLS VPN與普通的VPN等廣域網(wǎng)。

1 同步數(shù)字序列SDH

同步數(shù)字序列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）是一種將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體，并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)，前身是美國貝爾通信技術(shù)研究所提出的同步光網(wǎng)絡(luò)（SONET）。SDH可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理、實時業(yè)務(wù)監(jiān)控、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護、不同廠商設(shè)備間的互通等多項功能，能大大提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、降低管理及維護費用、實現(xiàn)靈活可靠和高效的網(wǎng)絡(luò)運行和維護，是當(dāng)前主要的運營商基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

利用運營商的SDH網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廣域網(wǎng)互聯(lián)，可以采用兩種方式，分別是IP over SDH和PDH兼容方式。IP over SDH是以SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，并使用PPP協(xié)議對IP數(shù)據(jù)包進行封裝，然后按字節(jié)同步的方式把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈負荷中進行連續(xù)傳輸。IP over SDH為IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供的接口主要是POS（Packet Over SDH）接口，提供STM-1（155.52Mbps）及以上的速率。

由于單純的SDH網(wǎng)絡(luò)只能提供STM-1以上的傳輸速率，而進行氣象廣域網(wǎng)互聯(lián)并不需要這么高的數(shù)據(jù)傳輸速率，準同步數(shù)字序列PDH（Plesiochronous Digital hierarchy）可以提供在STM-1中封裝63個E1信道，可以最多同時向63個用戶提供2Mbps接入速率。目前，地市氣象局到縣氣象局多采用E1接口進行互聯(lián)，縣局路由器和市局路由器都是用速率為2Mbps的串行口，以點對點的形式進行連接，這種方式下，提供線路租用的運營商相當(dāng)于一條一條的串行線路。

2 多業(yè)務(wù)傳輸平臺MSTP

由于具有可靠的業(yè)務(wù)保護能力，SDH已經(jīng)成為傳輸網(wǎng)的經(jīng)典選擇，但由于其對可變速率業(yè)務(wù)VBR和任意速率業(yè)務(wù)的傳送效率不高，基于SDH的多業(yè)務(wù)傳輸平臺（MSTP）實現(xiàn)了最常見的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送，提供統(tǒng)一網(wǎng)管的多業(yè)務(wù)節(jié)點。

與基于SDH的固定帶寬串口相比，MSTP可使用普通的以太口，提供了業(yè)務(wù)帶寬的靈活配置，支持10/100/1000Mbps系列接口。

圖1為典型的MSTP接入模式，各縣氣象局通過100Mbps快速以太口與運營商的MSTP設(shè)備連接，各縣局的流量通過MSTP網(wǎng)絡(luò)匯聚后，連接至中心站點地市氣象局的1000Mbps以太口。

這種模式下，MSTP傳輸設(shè)備根據(jù)不同的縣局，在以太幀進入MSTP網(wǎng)絡(luò)以后，打上VLAN的標記，用于區(qū)分來自不同地點的數(shù)據(jù)幀;MSTP設(shè)備連接市局路由器的接口工作在中繼Trunk模式下，市局路由器上需配置多個子接口，分別連接各縣局的網(wǎng)絡(luò)。所以，在這種接入模式下，MSTP網(wǎng)絡(luò)就像一臺能劃分VLAN的交換機，地市級路由器提供單臂路由。

3 MPLS VPN廣域網(wǎng)互聯(lián)

多協(xié)議標簽交換（MPLS）技術(shù)主要是為了提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)速率而提出來的，它利用標簽交換取代復(fù)雜的路由運算和路由交換，MPLS體系中的各個路由設(shè)備，根據(jù)MPLS包頭中的標簽進行轉(zhuǎn)發(fā)，而不是傳統(tǒng)方式下根據(jù)IP包頭中的目標地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，由于MPLS標簽棧可以嵌套，MPLS VPN就是一個具有兩層標簽的嵌套應(yīng)用。MPLS VPN的外層標簽的作用是在MPLS域中尋找轉(zhuǎn)發(fā)路徑，內(nèi)存標簽提供到用戶私網(wǎng)目的地的路由。

由于MPLS極高的轉(zhuǎn)發(fā)效率和提供Qos保障，目前，有些地區(qū)新租用的廣域網(wǎng)線路采用了MPLS的方式。

4 傳統(tǒng)VPN技術(shù)下的廣域網(wǎng)互聯(lián)

公共網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展帶動了VPN技術(shù)的快速更新，用戶能夠利用公用通信網(wǎng)絡(luò)（主要是Internet）靈活、安全地進行數(shù)據(jù)交換，顯著節(jié)省使用專線的費用;同時在構(gòu)建廣域網(wǎng)（WAN）時，可以靈活的使用VPN作為專線的備份線路，顯著增強廣域網(wǎng)的可靠性。

目前，應(yīng)用較多的隧道協(xié)議有第二層隧道協(xié)議和第三層隧道協(xié)議，第二層隧道協(xié)議用于傳輸數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;第三層隧道協(xié)議用于傳輸網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，第三層隧道協(xié)議主要包括GRE（GRE， Generic Routing Encapsulation，RFC1701）協(xié)議和IETF的IPSec協(xié)議。

在路由器上，第三層隧道協(xié)議的GRE封裝一般是由Tunnel接口完成的。Tunnel是一個虛擬的點對點的連接，它提供了一條通路使封裝的數(shù)據(jù)報能夠在這個通路上傳輸，并且在一個Tunnel的兩端進行數(shù)據(jù)報的封裝與解封裝過程。當(dāng)路由器接受到一個需要封裝和路由的原始數(shù)據(jù)報文（Payload），這個報文首先被GRE封裝成GRE報文，接著被封裝在IP協(xié)議中，然后完全由IP層負責(zé)此報文的轉(zhuǎn)發(fā)。

雖然傳統(tǒng)VPN技術(shù)很多，但無論哪種VPN技術(shù)，都可以抽象為一條隧道，基于公共網(wǎng)絡(luò)的隧道相當(dāng)于為我服務(wù)的一條點對點Tunnel線路。

5 結(jié)語

廣域網(wǎng)線路雖然復(fù)雜，但抽象出的模型卻很簡單，如SDH線路就是一條點對點的線路，承載以太網(wǎng)的MSTP相當(dāng)于劃分了VLAN的交換機，承載三層MPLS VPN的核心相當(dāng)于路由器，從公共網(wǎng)絡(luò)中打通的傳統(tǒng)VPN隧道也相當(dāng)于一條點對點的線路。

雖然網(wǎng)絡(luò)運營商和公共網(wǎng)絡(luò)提供的廣域網(wǎng)接入服務(wù)非常豐富，有些技術(shù)性需求很高的接入技術(shù)也難以理解，在網(wǎng)絡(luò)的配置中不容易記憶，但如果從復(fù)雜的接入技術(shù)中抽象出簡單的網(wǎng)絡(luò)模型，不僅方便網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，更加方便網(wǎng)絡(luò)管理員進行網(wǎng)絡(luò)配置和管理，對提高整個氣象信息網(wǎng)絡(luò)的可靠運行有促進作用。

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Design method of Meteorological wide area Network based on Abstract Model

XU Hai-bo，ZHANG Xi-peng

（Suizhou Meteorological Bureau， Suizhou hubei? 441300）

Abstract：In recent years， the rapid development of economy and society has put forward new requirements for meteorological information network， especially the reliability of network not only affects the normal operation of meteorological service， but also affects the release of early warning information. According to the new demand， meteorological information network has also undergone adjustment and redesign， more and more network nodes， and the network structure is becoming more and more complex. In this paper， we try to analyze the SDH，MSTP，MPLS VP from the complex network structure. N and traditional VPN abstract different network models. Practice has proved that these models have certain significance for the planning and design of meteorological information network， convenient for network managers to understand and maintain the network， and simplify the network configuration.

Key words：SDH; MSTP; MPLS VPN; abstract model