發射臺網絡系統整合及功能拓展

聶廣才，王 麟

（安徽省廣播電視傳輸發射總臺，安徽 合肥 230022）

1 引言

為保障發射臺系統安全、優質運轉，近年來，許多廣電臺站逐步進行了設備的固態化、數字化和網絡化改造，網絡化改造將各種設備連接在一起，給工作人員提供了統一的監控接口和界面，為設備參數的查看設置、遠程操控帶來了方便，但一個發射臺往往有若干獨立的網絡體系，不同網絡面向的對象不同，功能也不同，有必要將它們組成一個有機的整體協調工作，這正是當今行業中推崇的總控網概念。

2 大蜀山發射臺原網絡系統分析

合肥大蜀山發射臺是安徽省最重要的無線骨干臺站。九十年代末，發射臺就開始了發射機遙測遙控網的研制，當時主要是面向電子管機器的集總體系網絡監控系統[1]。之后隨著發射機固態化改造的基本完成，絕大多數機器本身已具有通信接口和協議，又研制了第二代以串口服務器為核心的基于客戶機/服務器（Client/Server，C/S）結構的發射機網絡監控系統。

2004年，發射臺開發了自動值班報警及遠程視音頻回傳系統，由畫面分割服務器、網絡傳輸、客戶端和軟件系統組成，功能包括：畫面分割及顯示方式調整、音頻指示、字符信息疊加顯示、視頻丟失報警、靜幀報警、音頻丟失報警、日志記錄查詢、錄像及錄像回放等。2005年，通過光纖將監控距離延伸到幾十公里外的山下中心機房，建立了若干遠程客戶端，實現了對發射機的遠程監控[2]。同年，利用光纖通道將辦公計算機與山下彩電中心的網絡連接在一起，接入Internet網，實現了上網功能，也建成了發射臺內部的辦公局域網。

這3套網絡系統共同組成的網絡結構，除了在山上和山下系統的連接上共用光纖通道外，彼此之間沒有任何聯系，這是因為3套網絡投入使用的時間不同、面向的控制功能不同、合作的開發商也不同，因此設計時無法考慮兼容性，致使它們在網段地址和實際使用中均相對獨立。而總控網的思想則是希望所有的功能在控制計算機上集成起來，從而實現一種界面、多種控制。

3 網絡系統的整合設計

網絡系統整合的目的是在同一臺監控計算機上實現在線辦公、發射機監控和遠程視音頻監控功能的集成，原網絡系統結構中，3套網絡在硬件上已經實現了交換機和數據光纖通道共享，在物理結構上已經連成共同的網絡，這就為網絡整合的實現創造了先決條件。

3.1 發射機監控網和視音頻回傳網絡的整合

因為發射臺的2個監控網絡均采用C/S結構，要達到整合目的，首先要求多個系統的網絡地址在同一個子網內，否則客戶機和服務器無法互訪。具體的設計是：將視音頻回傳系統中的3個畫面分割服務器和遠程客戶機IP地址均修改為發射機監控子網網段（192.168.0.0）的IP地址（原系統默認不在該網段），并修改服務器相關軟件設置，這樣，這2個原子網中的所有客戶機只要安裝了2個網絡系統的客戶端軟件，即可實現對系統內各設備的監控。

3.2 辦公網與監控網絡的整合

對于辦公網中的計算機，不能采用與視音頻回傳系統相似的方法設置，因為它們是作為中心局域網中的子機共享上網的，其IP地址網段必須與中心網一致，同時采用了MAC地址與IP地址綁定的策略，各子機的IP地址均不能改變。出于安全角度、地址沖突和網絡資源等方面的考慮，2個監控子網中的計算機也不能將IP地址設為辦公子網中的地址，因此，在原有狀況下，監控網和辦公網是不能融合的?？紤]到目前發射臺辦公計算機需要連接到監控網的數量不多，只需1，2臺給相關的操作人員使用即可。因此，在需要監控的計算機上安裝雙網卡，其中第2塊網卡的IP地址設為監控子網網段（192.168.0.0）中的空閑地址，同時在計算機上安裝發射機監控和視音頻回傳系統的客戶端軟件，就能同時實現2個系統的監控功能和在線辦公的功能，經過實際操作驗證，方法可行。如果控制計算機中加上一個GUI控制界面，不同的選單項調用不同的子功能模塊，設計方案將更加完美。

3.3 整合后的系統結構

網絡整合后的系統結構如圖1所示。

4 網絡的功能拓展

發射臺人員在外出差或移動辦公時，經常需要了解單位內設備的運行狀況并獲取所需要的網內共享圖紙或資料，傳統的媒介方式往往難以做到這一點。為實現這一功能，還需對網絡功能進行拓展，下面比較2種可實現遠程接入功能的方案。

4.1 改C/S為B/S結構

B/S（Browser/Server）結構即瀏覽器和服務器結構，它是隨著Internet技術的興起，對C/S結構的一種變化或者改進的結構，這種結構可大大簡化客戶端的計算機載荷，能實現不同人員在不同地點以不同的接入方式（LAN，WAN，Internet/Intranet等）訪問和操作共同的數據庫，能有效保護數據平臺和管理訪問權限，服務器數據庫也比較安全。發射臺的各網絡系統中，發射機遠程監控系統在設計初就預留了B/S功能，只需設立一個Web服務器，將服務組件裝入，在客戶機或瀏覽器上即可訪問，對于視音頻遠程回傳系統，雖然不具有B/S結構的設計，但有許多免費軟件，安裝使用后，原有的C/S程序不需二次開發就能實現Web化，即可實現B/S結構應用。

B/S結構的不足有：1）應用服務器運行數據負荷較重，一旦發生服務器“崩潰”等問題，后果不堪設想，因此，需要備份數據庫存儲服務器。對于發射臺這樣的單位，外部接入需求不多，這樣做并不經濟。2）直接將服務器暴露在公網上，即使有各種安全策略保障，也較局域網更易被攻擊，安全性稍弱。3）將局域網內的無公網地址的計算機設置成Web服務器，比有公網地址的計算機被外部計算機訪問，技術實現上更加復雜，甚至需要一定的經費開銷，因此沒有采用這種方案。

4.2 架設VPN服務器

虛擬專用網絡（Virtual Private Network，VPN）通過一個公用網絡（如Internet）建立臨時的、安全的、模擬的點對點連接，保證數據安全傳輸的關鍵就在于VPN使用了隧道協議，常用的隧道協議有 PPTP（PPP），L2TP和IPSec。從技術上說，只要支持這些協議，任何操作系統都可以作為一臺VPN客戶機。VPN服務器可以是VPN客戶機的一個連接點，為保證安全，可使用Windows Server 2003操作系統，VPN服務器僅是執行路由和遠程訪問服務任務的一個增強的Windows 2003 Server服務器，一旦進入VPN網絡的請求被批準，這個VPN服務器就簡單地充當一臺路由器，向這個VPN客戶機提供專用網絡的接入[3]。

基于Windows Server 2003提供的 “路由和遠程訪問”服務，可在發射臺內部搭建VPN服務器（需要2塊網卡），然后通過單位外部客戶端的VPN撥號連接對局域網進行訪問?！奥酚珊瓦h程訪問”服務默認已經安裝好，但需要對該服務器進行必要的配置才能使其內置的VPN服務生效，操作步驟主要為：先啟動VPN服務，再使用靜態IP地址池為客戶端分配IP地址，起始和結束可自定義一段 IP 地址（如 192.168.0.100～192.168.0.120），只要不與現有局域網中的地址沖突即可，最后設置用戶名、密碼，為指定用戶賦予接入權限。在完成服務器的設置后，還需在客戶機上建立一個VPN的專用連接。

VPN服務器和客戶端的配置也可用專業的VPN設置軟件完成，其操作界面更加友好，功能更強大，安全性也更高。無論用何種方式配置VPN，很重要的一點就是必須保證VPN服務器和互聯網連接的網卡獲得的是一個公網地址，即接入的互聯網服務提供商（Internet Service Provider，ISP）沒有使用地址轉換技術，若機器地址在下列范圍之一則不是公網地址：10.0.0.0～10.255.255.255，172.16.0.0～172.31.255.255，192.168.0.0～192.168.255.255。這時必須更換ISP，發射臺辦公網接入的是廣電中心網，其IP地址均在10.10.126.0網段，顯然不是公網地址，因此內部的辦公計算機均不能改造為VPN服務器，只能通過接入別的ISP實現，比如說ADSL或現在流行的FTTX+LAN接入等。

圖2為一種ADSL接入方案，需注意的是采用ADSL或FTTX+LAN接入Internet時，公網IP地址是由ISP自動分配的動態地址，為保證能使用固定的域名隨時撥入VPN服務器，需要動態域名解析服務軟件支持，如88IP或花生殼等，而且要做端口映射。從圖2拓撲結構可以看出，局域網是在ADSL調制解調器或寬帶路由器中通過網絡地址轉換（Network Address Translation，NAT）接入Internet的，這種方式一定要在相關設備中作端口映射，由于Windows 2003的VPN服務用的是1723端口，所以可將1723端口映射到VPN服務器（地址為192.168.0.3）。不同廠家的路由器對映射設置方式有所不同，需參考具體設備的手冊，對于直接撥號方式，直接在防火墻中將這個端口放開就行了。此外，計算機防火墻還不能限制對本地回環地址127.0.0.1的訪問，否則將無法連接虛擬網。

按照以上配置方式操作后，將VPN服務器設置為局域網的網關，即可實現客戶機對發射臺局域網內的訪問，如果在客戶機上安裝監控系統的客戶端軟件，當VPN連接成功后，連接監控服務器、進行各系統的監控與在單位局域網內幾乎完全一致。這種設計方案已在圖2所示的現實系統中模擬調試成功，由于無須改動監控系統軟件，且通信的安全性很高，更加傾向于選擇這種實現方案。該方案對局域網外的客戶機是否有公網地址并不要求，因此發射臺辦公網中的計算機在安裝了VPN和監控系統的客戶端軟件后，同樣能訪問監控服務器，而且可以省去整合方案中的第2塊網卡。

VPN唯一的不足就是需要另接能提供公網地址的ISP，為此需要額外支付一定的月租費用，盡管代價并不大，但考慮到當前發射臺對移動辦公的需求仍較小，只在調試成功的基礎上作為拓展功能保留，一旦今后有需求，可隨時開通。

5 小結

在這次發射臺網絡系統的改造中，將原來彼此獨立的3套網絡系統有機地整合在一起，為將來可能研發的更多其他功能監控系統接入提供了科學的方法，立足于發射臺工作的未來發展需要，發掘出系統在移動辦公中存在的不足，為此設計了解決方案并調試成功，拓展了系統功能，經改造后的系統結構圖如圖3所示。

[1]沈曉峰，蔣麟，秦飛，等.廣播電視發射機的遠程遙控遙測系統[J].廣播與電視技術，2003（5）：103-105.

[2]王麟.廣電發射臺總控系統設計[J].電視技術，2008，11（32）：72-74.

[3]邊倩.虛擬專用網（VPN）的實現方法[J].現代電子技術，2006（12）：64-66.