摘 要： 针对气象观测资料时效性、真实性和准确性的特殊需求，为了保证省内气象地面通信传输通道时刻畅通和气象业务高效稳定运行，结合河北省气象地面通信网络的现状，提出了利用3G网络来实现省内地面通信备份线路的方案，并详细做了BFD方案、3G路由器并网接入及省中心接入交换机访问控制的设计与实验，得到基于3G无线VPDN网络完全可以实现省内地面通信传输通道的结论，为气象业务高效稳定的运行提供了保障。
关键词： 3G网络； 气象通信； VPDN； BFD
中图分类号： TN711⁃34 文献标识码： A 文章编号： 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
随着气象事业的快速发展，气象部门业务观测资料越来越多，且都具有极强的时效性、真实性和准确性。为保障气象预报的准确度，业务传输质量时效要求极高。再加上河北省气象台站众多，还有大量无人值守的自动站，对各种探测资料的稳定传输也提出了更高的要求。目前的省内气象网络备份通信系统存在可靠性低、灵活性差、设备老化等方面的问题，已经不能满足气象资料传输的需要。伴随着国内3大电信运营商3G网络建设的持续推进，采用3G网络来实现省内备份通信线路成了可能，这为气象业务高效稳定的运行提供了保障。
1 气象通信网络现状
河北省气象网络通信系统包括市局、县局和雷达站广域网系统，分别是省到市是8M的MPLS VPN，市到县是2M的SDH，各雷达站到市局是2M的SDH数字专线。另外，省局有50M的互联网专线，各县站在主线路故障时可以用固定电话拨号通过互联网通道把观测数据传输到省局。
自互联网备份通道建立以来，备份通道在业务运行中发挥着重要作用。平均每天都有2个以上的站通过备份通道传输数据。但是近几年由于道路施工、建筑施工等原因，通信光缆经常被挖断，而且一般情况下，电话线也同时被挖断，并且随着通信技术的发展，有些地区的拨号业务已经取消，影响了业务的运行。
建设一套稳定的基于3G无线数传的备份通信传输通道，替代现有的固话 Internet拨号备份通道。当主通道线路故障时，数据会自动、快速的切换到3G无线备份线路上来，从而确保台站气象资料的正常高效传输。
2 VPDN和3G通信技术简介
VPDN（Viaual Private Dial⁃up Network），又称虚拟专用（或私有）拨号网，是虚拟专用网（VPN）业务的一种，是以拨号接入方式上网，在其之上传输数据，并对数据进行封包和加密的一种网络。它是利用IP网络的承载功能结合相应的认证和授权机制建立起来的安全的VPN，是近年来随着Internet的发展而迅速发展起来的一种技术。VPDN可以实现将数据流量强制到特定的目的地，并提供必要数据安全支持。
3G（the 3rd Generation）技术，指第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G技术能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等），其特点是提供高速数据业务。该系统采用的是中国联通公司推出的W⁃CDMA 3G移动通信业务，其理论带宽可达7.2 Mb/s，完全可以满足实际业务需要。
3 气象通信系统备份线路的设计与实现
3.1 系统的基本组成
每个基层台站配备一台迈普RM1800⁃20W路由器，并购买联通3G服务，用于接入3G无线网络，并限制公网和语音功能，3G路由器根据设定的APN 建立拨号连接；省中心机房与省联通GPRS网关之间开通一条4M MSTP数据专线，建立静态路由；省中心机房部署一台BFD服务器，用来检测主通道线路状态。
3G网络结构图如图1所示。
图1 3G网络结构图
河北省气象业务内网结构图如图2所示。
图2 河北省气象业务内网结构图
3.2 BFD方案
双向转发检测（BFD）协议，是一种高速的独立HELLO协议，是与链路、接口、隧道、路由或其他网络转发部件建立联系的中间系统到中间系统协议。从基础传输技术中经过逐步发展而来的，它可以检测网络各层的故障，提高故障检测与恢复速度。BFD提供了一种检测链路或系统转发传输流能力的简单方法。
在省局设立供 BFD 会话测试的服务器，县局交换机上启动与省局的BFD会话，添加BFD监控的静态路由，该路由根据BFD状态而决定是否生效，从而可实现路由的自动切换。
3.3 交换机设置
在市县局核心交换机原来基础上增加一个以太口连接RM1800⁃20W，以华为交换机为例，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 会话名称为qwer， 10.48.36.18 是省局供 BFD 会话测试的服务器，xx.xx.xx.xx 是台站的业务网VLAN的地址，yy.yy.yy.yy为台站主通道路由地址，zz.zz.zz.zz为台站3G路由器地址。
两条路由中，track bfd⁃session qwer就是用BFD会话监控主通道路由，会话状态决定主路由是否可用；preference 100是保证3G路由在主通道能用时，优先级低于主通道。
3.4 RM1800⁃20W配置
3.4.1 LAN口配置
把LAN口与市县交换机相连，并配置IP地址：10.x.x.1/255.255.255.0，IP地址与交换机端口的地址在同一网段。
3.4.2 拨号接口设置
在拨号接口的基本设置中修改接入点为sjzqxj.hbjc.heapn；在高级设置中去掉勾选项“识别无效DNS”，其他设置默认。
3.4.3 路由设置
在静态路由设置中添加一条静态路由，目的地址为县站业务内网网段，下一条为交换机与RM1800⁃20连接端口地址。
3.5 3G路由器并网
把配置后的3G路由器固定，用网线连接到三层交换机上已配置好的端口。
断开主通道，查看网络状态，从县局业务主机用跟踪命令跟踪省局业务主机，得到如下结果，说明到省局的3G线路正畅通。
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 网通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接入交换机设置
在省信息中心三层交换机（与联通专线相连）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
//访问控制列表：
access⁃list 88 permit 10.48.36.15
access⁃list 88 permit 10.48.72.30
access⁃list 88 permit 172.18.32.3
配置说明：
（1）配置3G无线的接口IP地址，用于与联通专线连接。
（2）配置隧道。利用隧道技术实现将数据流量强制到特定的目的地（221.194.31.254）。
（3）配置路由。配置到中心内网（172.18.32.0、10.48.36.0、10.48.72.0）的路由；配置到联通中心机房的回执路由（221.19.31.254）。
（4）配置访问控制列表。基于业务和运行成本的需要，配置一个access⁃list 88控制3G辅助通道的访问。
4 结 语
通过以上的设计与实现，得出基于3G无线VPDN网络完全可以实现省内地面通信传输通道的结论。随着现代气象的不断发展，各种类型的气象资料越来越多，气象资料的传输质量和及时率要求越来越高。3G无线传输技术实现了我省地面通信线路的备份，为气象业务高效稳定的运行提供了保障。随着3G技术的飞速发展，3G业务在安全性、成熟度、信号质量等各方面的提升，3G传输系统会更有效和更稳定，在将来的气象信息传输中会发挥更大的作用。
参考文献
[1] 徐益强.基于3G的无线VPDN业务网的设计与实现口[J].信息应用，2010（10）：15⁃18.
[2] 罗建平.浅析VPDN技术[J].中国数据通信，2003，5（12）：27⁃30.
[3] 邓霄博，杜勇，朱伟光，等.基于3G网络的企业数据通信安全方案[J].电信科学，2010（7）：9⁃13.
[4] 李媛，侯松鹂.VPDN组网技术在校园网中的应用[J].河南大学学报：自然科学版，2010（2）：201⁃203.
[5] 刘翼光.3G无线视频通信技术的发展和应用[J].中国多媒体通信，2010（11）：62⁃63.
[6] 陈喜峰.利用无线VPDN技术实现移动办公[J].科技与生活，2010（7）：15⁃16.
[7] 贾雪峰.CDMA1X+互联网VPDN接入技术实现及应用[J].数据通信，2007（5）：46⁃47.
[8] 康桂霞，田辉.3GPP核心网技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.
[9] 曹心锋.气象系统资料传输基于3G网络的实现[J].现代电子技术，2012，35（10）：37⁃39.
[10] LIU Shu⁃feng， SU Yi. Design and implementation of VPDN⁃based 3G wireless meteorological information transmission system [J]. Agricultural Science & Technology， 2012（13）： 445⁃448.
相关热词搜索： 备份 通信线路 网络 VPDN
