氣象信息網絡設計探析

[摘 要]隨著氣象信息和氣象設備現代化的發(fā)展和需求，可靠的、穩(wěn)定的氣象信息網絡成為氣象信息傳輸和現代化氣象設備開展業(yè)務的基礎。進行合理的規(guī)劃設計，最大限度地利用現有的資源和設備，盡量合理地簡化網絡結構，建設可靠性高、結構簡單、利于維護的信息網絡成為氣象現代化發(fā)展的需要。

[關鍵詞]氣象 網絡 設計

1 氣象信息網絡的設計原則

地市級氣象信息網的設計原則為：本著適度超前、安全保密、運行可靠、經濟適用的原則，建設以需求為導向、以應用促發(fā)展的信息網絡系統。

2 網絡總體結構設計

根據網絡的層次化設計，采用核心層、匯聚層和接人層三級星形網絡結構。核心層采用千兆級局域網交換技術，匯聚層采用干兆或百兆級局域網交換技術，接人層采用百兆級局域網交換技術。局內采用綜合布線系統，樓宇間根據距離采用單模或多模光纖，樓宇內采用多模光纖與雙絞線混合布線方式，雙絞線可根據通信情況和單位的經濟實力選擇5。類或6e類雙絞線電纜。網絡設備應該選擇高技術性能和高可靠性的主流產品，適應今后不斷升級和擴展的需求。根據應用需求，建立對內對外服務的服務器群組。根據網絡管理和安全管理的需求將網絡劃分為不同的VLAN，在核心層和匯聚層對網絡設備和通信鏈路作必要的冗余設計，選擇適當的防火墻、網管平臺、認證計費平臺等。省局和市局之間用專用線路連接，市局和縣局之間也用專用線路連接。 2，1核心層設計 網絡核心層設計的最根本準則在于提供最快最可靠的數據傳輸，以滿足網絡各部分之間的信息交換的需求。核心層由一個高速的骨干網組成，其任務是為其它兩層提供優(yōu)化的數據傳輸功能，其作用是盡可能快地交換數據包，所以應具有高可靠性，并且能快速適應網絡的變化，由于核心層對網絡互連是至關重要的，因此一般要采用冗余組件來設計核心層，這樣當交換機之間的線路出現故障時，傳輸的數據會快速自動切換到另外一線路上進行傳輸，不影響網絡系統的正常工作。核心層不應卷入到對具體的數據包的運算中去(如過濾等)，否則會降低數據包的交換速度。核心層的主干交換機一般采用最快速率的鏈路連接技術，在與匯聚層交換機相連時要考慮采用建立在生成樹基礎上的多鏈路冗余連接，以保證與核心層交換機之間存在備份連接和負載均衡，完成高帶寬、大容量網絡層路由交換功能。基于以上考慮擬采用傳輸速率為2，5Gbps的環(huán)型拓撲連接核心層設備，在網絡出現單點失效，包括設備和線路故障的情況下，保障核心網絡的正常數據傳輸。核心層是一個路由域。通過在核心層配置動態(tài)路由協議，提供數據的路由和路由的迂回。核心層設備具備組建環(huán)型網絡及單點失效自愈的功能，采用先進的IP路由協議OSPF、BGP。為了以后的擴展，核心層設備必須支持MPLS／MBGPVPN、流量工程(yE)。 2，2匯聚層的設計 匯聚層主要實現網絡接人層的匯聚功能，實現路由和基于策略的數據傳輸，同時保障傳輸的可靠穩(wěn)定。匯聚層是網絡核心層與接人層的分界點，它扮演了許多角色，包括對資源的控制訪問，可以配置為VLAN之間連接的路由，匯總接人層的路由。設計時可根據網絡規(guī)模和應用情況考慮匯聚層與核心層有冗余的鏈路。匯聚層設計需要支持網絡的高端口密度、高性能、高可用性等特性，應該與服務質量(O。S)機制、智能應用技術以及安全性設計結合在一起。用戶可以通過匯聚層高效地利用其接入層網絡，增加終端業(yè)務(如多點廣播、語音和視頻應用、ERP應用等)，而不影響網絡性能。匯聚層交換機和接人層交換機之間可以利用全雙工技術和高傳輸率網絡互聯，保證分支主干無帶寬瓶頸。匯聚層的設計要滿足核心層、匯聚層交換機和服務器集合環(huán)境對干兆端口密度、可擴展性、高可用性以及多層交換的不斷增長的需求，支持大用戶量、多媒體信息傳輸等應用。因此在匯聚層擬采用星型或者環(huán)型拓撲，采用!c的以太網傳輸，避免單點失效帶來網絡連通性問題。采用Ⅱc雙鏈路連接到核心接點，以實現冗余，可以提供快速高效的備份。匯聚層支持先進的路由協議RIPV2、OSPF、MPIS／MBGP VPN、流量工程(yE)。 2，3接人層的設計 接人層主要功能是接入用戶網絡。接人層的主要目標是為最終用戶提供對網絡訪問的途徑，提供了帶寬共享，交換帶寬、MAC層過濾、網段劃分等功能。本層也可以提供訪問列表過濾等操作。接人層設計時可考慮采用可網管、可堆疊的以太網交換機作為網絡的接人級交換機，以適應高端口密度的部門級大中型網絡。交換機的普通端口直接與用戶計算機相連，高速端口用于上連高速率的匯聚層的交換機，用以有效地緩解網絡骨干的瓶頸。

2，4網絡的層次化設計的特點

網絡的設計通常是從中心開始把計算機網絡劃分為核心層、匯聚層和接人層，每層完成的功能不一樣，各有其特點，應根據不同層次用不同的要求設計網絡。網絡的層次化設計有以下優(yōu)點： 結構簡單。通過將網絡分成許多小單元，降低了網絡的整體復雜性，使故障排除或擴展更容易，能隔離廣播風暴的傳播、防止路由循環(huán)等潛在問題。

升級靈活，網絡容易升級到最新的技術，升級任意層的網絡不會對其它層次造成影響，無須改變整個環(huán)境。

易于管理。層次結構降低了設備配置的復雜性，使網絡更容易管理。

3，網絡可靠性和冗余設計

3，1網絡可靠性

網絡系統的可靠性主要有三方面：抗毀性、生存性和有效性。

抗毀性是指系統在人為破壞下的可靠性。比如部分線路或節(jié)點失效后，系統是否仍然能夠提供一定程度的服務。增強抗毀性可以有效地避免因各種災害(戰(zhàn)爭、地震等)造成的大面積癱瘓事件。

生存性是在隨機破壞下系統的可靠性。生存性主要反映隨機性破壞和網絡拓撲結構對系統可靠性的影響。這里，隨機性破壞是指系統部件因為自然老化等造成的自然失效。

有效性是一種基于業(yè)務性能的可靠性。有效性主要反映在網絡信息系統的部件失效的情況下，滿足業(yè)務性能要求的程度，比如，網絡部件失效雖然沒有引起連接性故障，但是卻造成質量指標下降、平均延時增加、線路阻塞等現象， 3，2冗余設計 從硬件容錯、軟件容錯和線路容錯三方面考慮構建網絡系統的備份體系，設計冗余部件，從而提高網絡的可靠性。

地市級氣象信息網絡擬采兩臺核心交換機作為網絡的核心層，實現設備冗余，交換機之間采用鏈路聚合技術相連，兩交換機間既互為備份，又可均衡負載，從而保證了核心層的任一臺交換機出現故障都不會影響網絡的運行。

匯聚層交換機擬使用兩條千兆位鏈路分別上連兩臺中心交換機，建立兩條邏輯鏈路。通過配置生成樹協議指定一條鏈路工作，另外一條千兆位鏈路將自動成為備份鏈路，實現鏈路冗余。

服務器是網絡應用的核心，即使所建網絡的結構達到相當高的可靠程度，如果服務器采用一條線路接人，網絡依然可能出現單點故障，對用戶來說依然沒有可靠性可主。解決方法是在服務器上安裝兩塊千兆位服務器網卡，分別連接兩臺核心交換機，利用網卡容錯技術實現兩塊網卡間的容錯。當主網卡或從網卡所連的交換機發(fā)生故障時，服務器會立刻將該網卡上的流量轉移到另一網卡上。

通過以上三個方面，可以看到該方案能夠做到任何一臺中心交換機的故障不會導致整個網絡癱瘓，提供了最快速的故障恢復方案，增強了網絡的容錯能力，提高了網絡的可靠性。

小結

在建設、改造地市級氣象信息網絡時應該首先進行合理的規(guī)劃設計，在合理規(guī)劃設計的基礎上可以毚設成更成熟的氣象信息網絡，從而提高氣象信息傳輸的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，為現代{幟謾啗開屣業(yè)務招J賄力的保障。