气象信息网络设计探析

[摘 要]随着气象信息和气象设备现代化的发展和需求，可靠的、稳定的气象信息网络成为气象信息传输和现代化气象设备开展业务的基础。进行合理的规划设计，最大限度地利用现有的资源和设备，尽量合理地简化网络结构，建设可靠性高、结构简单、利于维护的信息网络成为气象现代化发展的需要。

[关键词]气象　网络　设计

1　气象信息网络的设计原则

地市级气象信息网的设计原则为：本着适度超前、安全保密、运行可靠、经济适用的原则，建设以需求为导向、以应用促发展的信息网络系统。

2　网络总体结构设计

根据网络的层次化设计，采用核心层、汇聚层和接人层三级星形网络结构。核心层采用千兆级局域网交换技术，汇聚层采用干兆或百兆级局域网交换技术，接人层采用百兆级局域网交换技术。局内采用综合布线系统，楼宇间根据距离采用单模或多模光纤，楼宇内采用多模光纤与双绞线混合布线方式，双绞线可根据通信情况和单位的经济实力选择5。类或6e类双绞线电缆。网络设备应该选择高技术性能和高可靠性的主流产品，适应今后不断升级和扩展的需求。根据应用需求，建立对内对外服务的服务器群组。根据网络管理和安全管理的需求将网络划分为不同的VLAN，在核心层和汇聚层对网络设备和通信链路作必要的冗余设计，选择适当的防火墙、网管平台、认证计费平台等。省局和市局之间用专用线路连接，市局和县局之间也用专用线路连接。 2，1核心层设计 网络核心层设计的最根本准则在于提供最快最可靠的数据传输，以满足网络各部分之间的信息交换的需求。核心层由一个高速的骨干网组成，其任务是为其它两层提供优化的数据传输功能，其作用是尽可能快地交换数据包，所以应具有高可靠性，并且能快速适应网络的变化，由于核心层对网络互连是至关重要的，因此一般要采用冗余组件来设计核心层，这样当交换机之间的线路出现故障时，传输的数据会快速自动切换到另外一线路上进行传输，不影响网络系统的正常工作。核心层不应卷入到对具体的数据包的运算中去(如过滤等)，否则会降低数据包的交换速度。核心层的主干交换机一般采用最快速率的链路连接技术，在与汇聚层交换机相连时要考虑采用建立在生成树基础上的多链路冗余连接，以保证与核心层交换机之间存在备份连接和负载均衡，完成高带宽、大容量网络层路由交换功能。基于以上考虑拟采用传输速率为2,5Gbps的环型拓扑连接核心层设备，在网络出现单点失效，包括设备和线路故障的情况下，保障核心网络的正常数据传输。核心层是一个路由域。通过在核心层配置动态路由协议，提供数据的路由和路由的迂回。核心层设备具备组建环型网络及单点失效自愈的功能，采用先进的IP路由协议OSPF、BGP。为了以后的扩展，核心层设备必须支持MPLS／MBGPVPN、流量工程(yE)。 2，2汇聚层的设计 汇聚层主要实现网络接人层的汇聚功能，实现路由和基于策略的数据传输，同时保障传输的可靠稳定。汇聚层是网络核心层与接人层的分界点，它扮演了许多角色，包括对资源的控制访问，可以配置为VLAN之间连接的路由，汇总接人层的路由。设计时可根据网络规模和应用情况考虑汇聚层与核心层有冗余的链路。汇聚层设计需要支持网络的高端口密度、高性能、高可用性等特性，应该与服务质量(O。S)机制、智能应用技术以及安全性设计结合在一起。用户可以通过汇聚层高效地利用其接入层网络，增加终端业务(如多点广播、语音和视频应用、ERP应用等)，而不影响网络性能。汇聚层交换机和接人层交换机之间可以利用全双工技术和高传输率网络互联，保证分支主干无带宽瓶颈。汇聚层的设计要满足核心层、汇聚层交换机和服务器集合环境对干兆端口密度、可扩展性、高可用性以及多层交换的不断增长的需求，支持大用户量、多媒体信息传输等应用。因此在汇聚层拟采用星型或者环型拓扑，采用!c的以太网传输，避免单点失效带来网络连通性问题。采用Ⅱc双链路连接到核心接点，以实现冗余，可以提供快速高效的备份。汇聚层支持先进的路由协议RIPV2、OSPF、MPIS／MBGP VPN、流量工程(yE)。 2，3接人层的设计 接人层主要功能是接入用户网络。接人层的主要目标是为最终用户提供对网络访问的途径，提供了带宽共享，交换带宽、MAC层过滤、网段划分等功能。本层也可以提供访问列表过滤等操作。接人层设计时可考虑采用可网管、可堆叠的以太网交换机作为网络的接人级交换机，以适应高端口密度的部门级大中型网络。交换机的普通端口直接与用户计算机相连，高速端口用于上连高速率的汇聚层的交换机，用以有效地缓解网络骨干的瓶颈。

2，4网络的层次化设计的特点

网络的设计通常是从中心开始把计算机网络划分为核心层、汇聚层和接人层，每层完成的功能不一样，各有其特点，应根据不同层次用不同的要求设计网络。网络的层次化设计有以下优点： 结构简单。通过将网络分成许多小单元，降低了网络的整体复杂性，使故障排除或扩展更容易，能隔离广播风暴的传播、防止路由循环等潜在问题。

升级灵活，网络容易升级到最新的技术，升级任意层的网络不会对其它层次造成影响，无须改变整个环境。

易于管理。层次结构降低了设备配置的复杂性，使网络更容易管理。

3，网络可靠性和冗余设计

3，1网络可靠性

网络系统的可靠性主要有三方面：抗毁性、生存性和有效性。

抗毁性是指系统在人为破坏下的可靠性。比如部分线路或节点失效后，系统是否仍然能够提供一定程度的服务。增强抗毁性可以有效地避免因各种灾害(战争、地震等)造成的大面积瘫痪事件。

生存性是在随机破坏下系统的可靠性。生存性主要反映随机性破坏和网络拓扑结构对系统可靠性的影响。这里，随机性破坏是指系统部件因为自然老化等造成的自然失效。

有效性是一种基于业务性能的可靠性。有效性主要反映在网络信息系统的部件失效的情况下，满足业务性能要求的程度，比如，网络部件失效虽然没有引起连接性故障，但是却造成质量指标下降、平均延时增加、线路阻塞等现象， 3，2冗余设计 从硬件容错、软件容错和线路容错三方面考虑构建网络系统的备份体系，设计冗余部件，从而提高网络的可靠性。

地市级气象信息网络拟采两台核心交换机作为网络的核心层，实现设备冗余，交换机之间采用链路聚合技术相连，两交换机间既互为备份，又可均衡负载，从而保证了核心层的任一台交换机出现故障都不会影响网络的运行。

汇聚层交换机拟使用两条千兆位链路分别上连两台中心交换机，建立两条逻辑链路。通过配置生成树协议指定一条链路工作，另外一条千兆位链路将自动成为备份链路，实现链路冗余。

服务器是网络应用的核心，即使所建网络的结构达到相当高的可靠程度，如果服务器采用一条线路接人，网络依然可能出现单点故障，对用户来说依然没有可靠性可主。解决方法是在服务器上安装两块千兆位服务器网卡，分别连接两台核心交换机，利用网卡容错技术实现两块网卡间的容错。当主网卡或从网卡所连的交换机发生故障时，服务器会立刻将该网卡上的流量转移到另一网卡上。

通过以上三个方面，可以看到该方案能够做到任何一台中心交换机的故障不会导致整个网络瘫痪，提供了最快速的故障恢复方案，增强了网络的容错能力，提高了网络的可靠性。

小结

在建设、改造地市级气象信息网络时应该首先进行合理的规划设计，在合理规划设计的基础上可以设成更成熟的气象信息网络，从而提高气象信息传输的安全性、可靠性、稳定性，为现代{谩开屣业务招J贿力的保障。