湖北省气象局湖北省县级气象局网络升级

时间：2020-03-07 09:55:58　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：现有的县级气象局专线只具有2M的带宽，远远不足以满足现有气象业务的发展，故急需对其网络进行带宽的升级，论述采用MSTP与VPN相互备份的网络升级方案，并采用OSPF动态路由策略，良好解决带宽瓶颈问题，有效地缓解传输压力。
　　关键词： MSTP；VPN；OSPF
　　中图分类号：P41 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1210041－01
　　1 升级前网络现状
　　随着地县级高清视频系统建设工作的开展，现有的地县级SDH网络，只实现了一个E1的接入，即只具备2M的带宽，传输带宽受到限制，已经不足以满足正常的业务应用。而SDH线路带宽的扩充方式极不灵活，SDH线路不能实现带宽的平滑升级，一般推荐12M以下通过E1线路捆绑的方式，大于12M，需要更换路由器接口板卡，直接实现34M或155M的线路接入，没有中间的过渡速率，使得业务发的展受到限制。
　　1.1 地市到县的网络速度的提升
　　针对现有的县级接入路由器呈现出接口配置不足、接入带宽不够，性能瓶颈等问题，急需进行区县级接入带宽扩展。
　　在硬件方面，推荐了性价比较高的博达R2622型路由器。该路由器为接入级路由器，包含广域网接口：1个AUX端口，1个CE1接口，1个Console端口；局域网接口：2个10/100M快速以太网端口；其他控制端口：1个Console端口，1个AUX口，1个CE1接口；以及2个扩展插槽。将2个扩展插槽接入2路以太网接口卡，实现区县级路由器4路以太口接入方案。
　　在线路方面，配合运营商搭建的4M MSTP线路做为专线接入。MSTP网络即基于SDH的多业务传送平台，是指基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。MSTP主要特点：业务的带宽灵活配置、可以根据业务的需要，工作在端口组方式和VLAN方式、可以工作在全双工、半双工和自适应模式下、具备MAC地址自学习功能。采用MSTP专线方式可以有效地解决带宽问题，再做带宽升级时候就不再受硬件限制，以太网口最大可实现100M带宽接入。4路以太口分别做MSTP专线、Internet、内网、视频终端的接入。
　　1.2 全省气象广域网路由方式的调整
　　
　　图1 全省气象广域网网络拓补图
　　当MSTP网络中节点故障时，县级气象局无法实时发布数据，必须通过手动拨VPN的方式传输数据。该方案对人员的依赖性太大，不利于数据实时性的保障。此次改造中引入MSTP专线+VPN实时备份的方案。保证专线不通的情况下，数据能自动切转到VPN链路上发布。此方案对县级接入路由器的性能，功能，接口都提出了升级的要求。同时需要在省局增加一台专用VPN局端设备，要求该设备支持100路VPN同时在线的能力。全省气象广域网网络拓扑结构如图1所示。
　　实现MSTP专线+VPN实时备份后。线路及设备正常的情况下，MSTP专线为数据传输通道，一旦MSTP线路故障，数据自动切换到路由器的VPN通道上，无须管理人员手动切换电脑VPN拨号。同时，保留原有的手动电脑拨VPN方式，当MSTP线路和备份的路由器VPN线路同时故障时，手动切换原有的电脑VPN拨号方案，实际上是实现了数据传输的三重保障。而替换下来的博达1721型路由器则做好备份的上网配置。一旦博达2622出现设备故障，可以保证县局上Internet网。同时，依然可以通过电脑VPN的方式传输数据。
　　全省气象广域网线路备份示意图如下图所示：
　　
　　
　　图2 全省气象广域网备份线路示意图
　　2 OSPF与动态路由规划
　　根据中国气象局相关网络地址规划的精神，我省原分配给地区局使用的172.20.16.0-172.20.49.0可以继续使用，同时将国家气象局规划的新网络地址10.105.0.0-10.108.0.0分配给我省地县气象部门使用。
　　本次为每个地区新增4个C网网段。为每个县局分配2个C网网段，一个用于县局数据业务（其中保留最后64个地址作为全省性业务设备的网络地址，这64个地址由省局统一规划，各地区、县局不得自行使用），一个用于高清可视会商。
　　2.1 OSPF动态路由选择
　　智能的路由选择能够实现在无人工干预的时候，网络节点可根据线路的通断，线路的负载、稳定性、时延等指标，对目的路径自动进行优选，
　　
　　并在此基础上引导数据流沿着最优路径流动。在TCP/IP体系中，网络结点设备也就是路由器承担着路由选择的任务。而路由选择的智能路由选择是由路由协议（Routing Protocol）来实现的，路由协议的算法决定了路由器选径的能力。路由协议设计及路由确定技术是路由器应用中最为核心的技术，对网络的实际运行性能起着关键性的作用。
　　常用的路由协议包括静态路由协议和RIP v1/v2、OSPF、IGRP、EIGRP、BGP等动态路由协议。
　　RIP由于采用基于跳数的距离矢量路由算法和最大15跳的限制而不适合在大型网络中使用。EIGRP协议虽然是距离矢量路由协议，可是综合考虑了带宽、时延、负载和可靠性等多个方面的因素，具有收敛时间短、带宽占用小、支持负载均衡、支持变长子网掩码及扩展性好等优点。但是EIGRP是思科的私有路由协议，一般只有思科的路由器支持，所以不建议采用。
　　OSPF是IETF开发的开放的链路状态路由协议。在OSPF网络中，每一条链路都具有一个COST值，从源到目的的COST值之和最小的路径为最佳路径。OSPF是层次化的路由协议，整个OSPF网络可以划分为多个域（Area），域之间的路由可以进行总结。这样的设计具有较好的扩展性，并且可以将链路状态发生变化造成的影响控制在一个域内，而不影响整个网络。另外OSPF还具有收敛时间短、带宽占用小、支持负载均衡、支持变长子网掩码等优点。所以针对气象广域网选择以OSPF动态路由协议为主，另外适当采用静态路由协议的策略。
　　2.2 全网动态路由规划（见图3）
　　省气象局现有网络都采用静态路由的方式，条目多而复杂，不能灵活适应各种组网拓扑变化，管理极其不方便。升级改造后，气象局三级广域网MSTP专线主要采用OSPF路由协议，三级广域的VPN备份线路网主要通过静态路由协议。在市级汇聚路由器作为AS边界路由器，通过重发布路由技术、路由过滤、路由汇总等技术，可以有选择的向核心通告各县路由路径或者某市所属县的汇总路由，实现可操控路由，避免接入单位网络故障引起全网的路由振荡。
　　
　　图3
　　3 结语
　　通过此次网络升级，使得网络设计更加智能化，更加稳定和安全，并且减少了人工干预，降低了县局工作人员的劳动强度。同时，不仅提升了现有业务的传输质量，也为以后日益增加的气象业务的传输做好了准备工作。
　　
　　作者简介：
　　许玮（1983-），汉族、工程师，湖北省气象信息与技术保障中心，研究方向：通信与信息系统。

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