基于抽象模型的气象广域网设计方法

许海波　张希鹏

摘要：近年来，经济社会的快速发展对气象信息网络提出了新的要求，特别是网络的可靠性不仅影响气象业务的正常运行，也影响到预警信息的发布，气象信息网络根据新的需求，也历经调整和重新设计，网络节点越来越多，网络结构日趋复杂。本文试图从复杂的网络结构中，对SDH、MSTP、MPLS VPN和传统VPN抽象出不同的网络模型，实践证明，这些模型对气象信息网络的规划设计、方便网络管理员理解和维护网络、简化网络配置等方面有一定的意义。

关键词：SDH;MSTP;MPLS VPN;抽象模型

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）08-0134-02

0 引言

随着电信技术的不断发展，气象广域网从前期使用的X.25分组交换网、同步数字序列SDH等逐步过渡到多业务传输平台MSTP和MPLS VPN为主用线路、普通VPN技术为备用线路的高冗余、高可靠的大型部门广域网。基于面向连接的X.25分组交换网早已淘汰，本文只讨论目前业务使用中的SDH、MSTP、MPLS VPN与普通的VPN等广域网。

1 同步数字序列SDH

同步数字序列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体，并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，前身是美国贝尔通信技术研究所提出的同步光网络（SONET）。SDH可實现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能，能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行和维护，是当前主要的运营商基础设施网络。

利用运营商的SDH网络实现广域网互联，可以采用两种方式，分别是IP over SDH和PDH兼容方式。IP over SDH是以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，并使用PPP协议对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净负荷中进行连续传输。IP over SDH为IP网络设备提供的接口主要是POS（Packet Over SDH）接口，提供STM-1（155.52Mbps）及以上的速率。

由于单纯的SDH网络只能提供STM-1以上的传输速率，而进行气象广域网互联并不需要这么高的数据传输速率，准同步数字序列PDH（Plesiochronous Digital hierarchy）可以提供在STM-1中封装63个E1信道，可以最多同时向63个用户提供2Mbps接入速率。目前，地市气象局到县气象局多采用E1接口进行互联，县局路由器和市局路由器都是用速率为2Mbps的串行口，以点对点的形式进行连接，这种方式下，提供线路租用的运营商相当于一条一条的串行线路。

2 多业务传输平台MSTP

由于具有可靠的业务保护能力，SDH已经成为传输网的经典选择，但由于其对可变速率业务VBR和任意速率业务的传送效率不高，基于SDH的多业务传输平台（MSTP）实现了最常见的以太网业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。

与基于SDH的固定带宽串口相比，MSTP可使用普通的以太口，提供了业务带宽的灵活配置，支持10/100/1000Mbps系列接口。

图1为典型的MSTP接入模式，各县气象局通过100Mbps快速以太口与运营商的MSTP设备连接，各县局的流量通过MSTP网络汇聚后，连接至中心站点地市气象局的1000Mbps以太口。

这种模式下，MSTP传输设备根据不同的县局，在以太帧进入MSTP网络以后，打上VLAN的标记，用于区分来自不同地点的数据帧;MSTP设备连接市局路由器的接口工作在中继Trunk模式下，市局路由器上需配置多个子接口，分别连接各县局的网络。所以，在这种接入模式下，MSTP网络就像一台能划分VLAN的交换机，地市级路由器提供单臂路由。

3 MPLS VPN广域网互联

多协议标签交换（MPLS）技术主要是为了提高路由器的转发速率而提出来的，它利用标签交换取代复杂的路由运算和路由交换，MPLS体系中的各个路由设备，根据MPLS包头中的标签进行转发，而不是传统方式下根据IP包头中的目标地址进行转发，由于MPLS标签栈可以嵌套，MPLS VPN就是一个具有两层标签的嵌套应用。MPLS VPN的外层标签的作用是在MPLS域中寻找转发路径，内存标签提供到用户私网目的地的路由。

由于MPLS极高的转发效率和提供Qos保障，目前，有些地区新租用的广域网线路采用了MPLS的方式。

4 传统VPN技术下的广域网互联

公共网络的快速发展带动了VPN技术的快速更新，用户能够利用公用通信网络（主要是Internet）灵活、安全地进行数据交换，显著节省使用专线的费用;同时在构建广域网（WAN）时，可以灵活的使用VPN作为专线的备份线路，显著增强广域网的可靠性。

目前，应用较多的隧道协议有第二层隧道协议和第三层隧道协议，第二层隧道协议用于传输数据链路层网络协议;第三层隧道协议用于传输网络层网络协议，第三层隧道协议主要包括GRE（GRE， Generic Routing Encapsulation，RFC1701）协议和IETF的IPSec协议。

在路由器上，第三层隧道协议的GRE封装一般是由Tunnel接口完成的。Tunnel是一个虚拟的点对点的连接，它提供了一条通路使封装的数据报能够在这个通路上传输，并且在一个Tunnel的两端进行数据报的封装与解封装过程。当路由器接受到一个需要封装和路由的原始数据报文（Payload），这个报文首先被GRE封装成GRE报文，接着被封装在IP协议中，然后完全由IP层负责此报文的转发。

虽然传统VPN技术很多，但无论哪种VPN技术，都可以抽象为一条隧道，基于公共网络的隧道相当于为我服务的一条点对点Tunnel线路。

5 结语

广域网线路虽然复杂，但抽象出的模型却很简单，如SDH线路就是一条点对点的线路，承载以太网的MSTP相当于划分了VLAN的交换机，承载三层MPLS VPN的核心相当于路由器，从公共网络中打通的传统VPN隧道也相当于一条点对点的线路。

虽然网络运营商和公共网络提供的广域网接入服务非常丰富，有些技术性需求很高的接入技术也难以理解，在网络的配置中不容易记忆，但如果从复杂的接入技术中抽象出简单的网络模型，不仅方便网络的设计，更加方便网络管理员进行网络配置和管理，对提高整个气象信息网络的可靠运行有促进作用。

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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