陳焰犢，謝 明，趙 虎，龔雪鵬，張 錦

(1.貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)氣象局，畢節(jié) 七星關(guān) 551700；2.貴州省畢節(jié)市氣象局，畢節(jié) 七星關(guān) 551700；3.貴州省水城縣氣象局，貴州 水城 553600)

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畢節(jié)雷達(dá)樓網(wǎng)絡(luò)組成及備份方式介紹

陳焰犢1，謝 明2，趙 虎3，龔雪鵬2，張 錦3

(1.貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)氣象局，畢節(jié) 七星關(guān) 551700；2.貴州省畢節(jié)市氣象局，畢節(jié) 七星關(guān) 551700；3.貴州省水城縣氣象局，貴州 水城 553600)

該文從光纖接入局域網(wǎng)、無線網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)、3G無線上網(wǎng)傳輸3個(gè)方面介紹了畢節(jié)雷達(dá)樓和畢節(jié)綜合氣象信息樓之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式和網(wǎng)絡(luò)備份方式，通過ping命令對3種方式在數(shù)據(jù)傳輸中的平均延時(shí)、最大延時(shí)、最小延時(shí)和掉包率進(jìn)行測試，并總結(jié)了3種方式各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對雷達(dá)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提出一些展望，同時(shí)也為相關(guān)業(yè)務(wù)技術(shù)人員在具體使用中提供一些參考。

雷達(dá)；網(wǎng)絡(luò)；結(jié)構(gòu)；備份

1 引言

貴州省畢節(jié)市雷達(dá)樓于2006年建設(shè)完成并投入使用，雷達(dá)的使用充分發(fā)揮了其監(jiān)測能力及項(xiàng)目的綜合效益，為畢節(jié)市防災(zāi)減災(zāi)工作提供了指導(dǎo)和保障。而穩(wěn)定的雷達(dá)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)備份方式正是保證雷達(dá)發(fā)揮其功能和效益的關(guān)鍵性因素，因此，雷達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)保障工作也越來越凸顯其重要性，對信息網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)人員的業(yè)務(wù)水平也提出了更高的要求。筆者結(jié)合實(shí)際工作，對畢節(jié)市雷達(dá)樓的信息網(wǎng)絡(luò)使用結(jié)構(gòu)和備份情況進(jìn)行統(tǒng)一的介紹，希望能對其它雷達(dá)臺站的雷達(dá)信息網(wǎng)絡(luò)保障工作提供一定的借鑒和參考。

2 畢節(jié)雷達(dá)樓的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和備份情況

雷達(dá)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造也是基于該協(xié)議實(shí)現(xiàn)的[1]。畢節(jié)雷達(dá)樓建設(shè)之初主要采用的是獨(dú)立的縣級氣象部門網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，即到2007年建成的省地4M專線+地縣2M專線模式[2]。在該模式中雷達(dá)樓使用省局為縣級氣象部門統(tǒng)一劃分的IP地址，通過獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成局域網(wǎng)，再傳輸?shù)绞袣庀缶趾褪庀缶?。但是?012年后，由于畢節(jié)綜合氣象信息樓建設(shè)完工并投入使用，綜合氣象信息樓與雷達(dá)樓的直線距離只有300 m，雷達(dá)樓設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、雷達(dá)資料處理、雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸?shù)却蟛糠只A(chǔ)業(yè)務(wù)工作都遷移至綜合氣象信息樓內(nèi)進(jìn)行，為保障對雷達(dá)進(jìn)行較好地遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，同時(shí)也將畢節(jié)雷達(dá)樓的信息網(wǎng)絡(luò)合并到綜合氣象信息樓的市級氣象信息網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，為此，畢節(jié)市氣象局為雷達(dá)樓的信息網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和網(wǎng)絡(luò)備份采取了多種方法。

2.1 采用光纖接入局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

由于雷達(dá)數(shù)據(jù)的控制平臺在信息樓內(nèi)，離雷達(dá)站有一定距離，但雷達(dá)站工作人員平時(shí)是在信息樓業(yè)務(wù)平臺上工作，所以為了更好實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)的遠(yuǎn)程控制，畢節(jié)雷達(dá)站采用光纖直連的方式。在該實(shí)現(xiàn)方式中，使用光纖信道和信息復(fù)用技術(shù)，來完成新一代天氣雷達(dá)在本地工作室與遠(yuǎn)程終端之間的雙向信息傳輸[3]。即將雷達(dá)站信息網(wǎng)絡(luò)通過光纖接入綜合氣象信息樓的核心交換機(jī)，形成局域網(wǎng)，然后通過信息樓的市局網(wǎng)絡(luò)直接將雷達(dá)資料傳輸?shù)缴霞墭I(yè)務(wù)部門(圖1)。

2.2 采用無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)備份

為更有效地保障雷達(dá)業(yè)務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)傳輸，在使用光纖直連的方式之外，畢節(jié)雷達(dá)站和綜合氣象信息樓之間還采用了無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)的方式進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)備份。無線網(wǎng)橋顧名思義就是無線網(wǎng)絡(luò)的橋接，它可以在兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間搭起通信的橋梁(無線網(wǎng)橋亦是無線AP的一種分支)[4]。畢節(jié)雷達(dá)站采用的是帶寬為300 M的NB-LINK2490工程用無線網(wǎng)橋設(shè)備，該無線網(wǎng)橋的工作頻率是2 312～2 662 mHz，水平極化角是30°，垂直極化角是28°，理論上可以實(shí)現(xiàn)距離1 km以上點(diǎn)對點(diǎn)的遠(yuǎn)程無線傳輸。使用時(shí)只需要在雷達(dá)站和綜合氣象信息樓之間各架設(shè)一個(gè)無線網(wǎng)橋設(shè)備，將兩個(gè)無線網(wǎng)橋分別接入雷達(dá)站和綜合氣象信息樓的局域網(wǎng)，再將兩個(gè)無線網(wǎng)橋設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)地對射，就可以將兩棟樓的局域網(wǎng)進(jìn)行合并，形成一個(gè)整體的局域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)樓設(shè)備的遠(yuǎn)程控制(如圖2)。

圖1 采用光纖接入局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2 采用無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)備份的方式

2.3 采用3G無線網(wǎng)絡(luò)作為雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫浞萃ǖ?/p>

無論是通過直接用光纖接入局域網(wǎng)的方式還是使用無線網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)的方式，對于雷達(dá)數(shù)據(jù)的上傳都需要通過市局到省局的主線路進(jìn)行傳輸，一旦主線路中斷就無法保障雷達(dá)數(shù)據(jù)的正常上傳，所以在主線路傳輸中斷的情況下還采用了3G無線網(wǎng)絡(luò)作為雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫浞萃ǖ馈?/p>

3G技術(shù)指第三代移動通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通信技術(shù)，3G技術(shù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，其特點(diǎn)是提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[5]。在雷達(dá)傳輸中使用3G無線網(wǎng)絡(luò)是指通過電信公司或聯(lián)通公司等單位購買無線上網(wǎng)用的UIM卡，將其裝入專用的3G無線網(wǎng)卡或無線路由，使電腦能夠通過撥號無線登錄互聯(lián)網(wǎng)的目的，再通過VPN撥號連接將雷達(dá)數(shù)據(jù)上傳到省局服務(wù)器。通過3G上網(wǎng)可以單獨(dú)的使用一塊獨(dú)立3G無線網(wǎng)卡上網(wǎng)，也可以使用專用的3G無線路由器實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)，區(qū)別是前者每次只能提供一臺計(jì)算機(jī)無線上網(wǎng)，后者可以根據(jù)路由器接口數(shù)量同時(shí)使多臺計(jì)算機(jī)無線上網(wǎng)(如圖3)。

3 3種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在業(yè)務(wù)運(yùn)行中的特點(diǎn)

3.1 光纖接入在業(yè)務(wù)運(yùn)行中的特點(diǎn)

在氣象基礎(chǔ)業(yè)務(wù)運(yùn)行中，采用光纖接入局域網(wǎng)是使用最為廣泛的數(shù)據(jù)傳輸方式，該方式的性能相對穩(wěn)定可靠，不容易受到外界如天氣變化和信號干擾等環(huán)境的影響，網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸速度快、距離遠(yuǎn)，通信容量大，可以有效實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)的遠(yuǎn)程控制，也是目前雷達(dá)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程控制中最理想的網(wǎng)絡(luò)傳輸方法。另外，光纖架設(shè)屬于一次性工程投入，一旦光纖架設(shè)好后不用再投資其它費(fèi)用，也不用租用其它網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商的線路和IP地址，只需接入氣象部門原有的內(nèi)網(wǎng)線路就可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信息的實(shí)時(shí)傳輸，使用成本相對較低。但是由于光纖存在質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差的特點(diǎn)，再加上城市現(xiàn)代化建設(shè)，光纖埋設(shè)后很容易受到城市建設(shè)施工的影響，一旦光纖因建筑施工、建設(shè)等因素受到破壞，光纖的接續(xù)需要專業(yè)的工具、設(shè)備和技術(shù)，受破壞的位置也難以判斷，不能夠立即恢復(fù)通信。因此在使用光纖進(jìn)行直連的時(shí)候還需要準(zhǔn)備其它的網(wǎng)絡(luò)通信備份方式以保障雷達(dá)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

圖3 采用3G無線網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫浞萃ǖ?/p>

3.2 無線網(wǎng)橋在業(yè)務(wù)運(yùn)行中的特點(diǎn)

無線網(wǎng)橋通常應(yīng)用在工程型遠(yuǎn)距離無線局域網(wǎng)環(huán)境搭建中，因此在氣象業(yè)務(wù)中很少應(yīng)用到。它安裝簡單，只需要將兩端設(shè)備分別接入局域網(wǎng)并且實(shí)現(xiàn)對射即可，無需專業(yè)技術(shù)人員和工具，實(shí)現(xiàn)起來比較容易，但必須保證兩個(gè)局域網(wǎng)的IP地址和無線網(wǎng)橋上設(shè)置的IP地址在同一個(gè)地址段。另外采用無線網(wǎng)橋進(jìn)行傳輸，不需要工程架設(shè)費(fèi)用，再加上無線網(wǎng)橋設(shè)備價(jià)格便宜，只要一次性投入設(shè)備購置費(fèi)用，后期也不用另外租用通信營運(yùn)商的線路和IP地址，利用氣象部門的內(nèi)網(wǎng)線路和IP地址就可以實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，是雷達(dá)站和綜合氣象信息樓之間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的幾種方式中成本最低的。但是在測試中筆者也發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)橋會受到一些外界環(huán)境因素的干擾，如在雷雨天氣或有電磁輻射干擾的地方，無線網(wǎng)橋的傳輸效率會大打折扣，傳輸能力也不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)傳輸延時(shí)較大和掉包的情況，而且使用無線網(wǎng)橋搭建局域網(wǎng)時(shí)會受到建筑環(huán)境的限制，兩個(gè)無線網(wǎng)橋中間不能有建筑物或其它物體遮擋，否則就不能形成有效的局域網(wǎng)連接。因此相對使用光纖進(jìn)行直連的方式，無線網(wǎng)橋更適合用戶在兩棟有一定距離但是無阻擋的業(yè)務(wù)樓房之間搭建局域網(wǎng)時(shí)使用，也適合構(gòu)建氣象業(yè)務(wù)中的臨時(shí)性點(diǎn)對點(diǎn)近距離無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 3G移動通信在業(yè)務(wù)運(yùn)行中的特點(diǎn)

3G無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝簡單，信號覆蓋范圍廣，移動能力強(qiáng)，可以在任何有手機(jī)3G網(wǎng)絡(luò)信號的地方接入互聯(lián)網(wǎng)，因此該方式目前也是氣象地面測報(bào)數(shù)據(jù)和預(yù)報(bào)產(chǎn)品上傳的網(wǎng)絡(luò)備份和戶外氣象設(shè)備數(shù)據(jù)讀取、氣象應(yīng)急車戶外通信等氣象業(yè)務(wù)最常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。另外隨著通信營運(yùn)商技術(shù)發(fā)展，3G網(wǎng)絡(luò)的無線上網(wǎng)還可以根據(jù)實(shí)際需求升級為4G網(wǎng)絡(luò)的無線上網(wǎng)，根據(jù)目前對畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)市內(nèi)最新移動4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行單機(jī)測試，在4G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)速率上下行可以達(dá)到6.0 Mb/s以上，其傳輸速度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3G網(wǎng)絡(luò)，4G無線網(wǎng)絡(luò)的接入方法和使用3G無線路由器的接入方法一樣，只是目前支持4G移動網(wǎng)絡(luò)的基站還比較少，因此4G網(wǎng)絡(luò)的使用還不具備普遍性，但隨著信息技術(shù)的升級和發(fā)展，相信4G移動網(wǎng)絡(luò)將為氣象信息數(shù)據(jù)的傳輸提供更快捷、更穩(wěn)定和更有效的網(wǎng)絡(luò)保障。

但是由于網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商提供服務(wù)的局限性，3G無線上網(wǎng)方式受到營運(yùn)商提供網(wǎng)絡(luò)信號限制，目前無論是從使用的帶寬，還是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣榷紵o法滿足氣象業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，再加上使用無線信號容易受到外界環(huán)境因素的干擾，在雷雨天氣或有電磁干擾的地方傳輸效率都會大打折扣。而且使用3G無線上網(wǎng)目前只能使用網(wǎng)絡(luò)營運(yùn)商提供的按月包流量業(yè)務(wù)，每個(gè)月都要支付一定的費(fèi)用，3G無線網(wǎng)卡和3G無線路由又屬于低端網(wǎng)絡(luò)耗材，更換頻率高，所以這種上網(wǎng)方式的使用成本較高。業(yè)務(wù)人員也需要對VPN連接的設(shè)置、氣象數(shù)據(jù)傳輸備份通道和聯(lián)網(wǎng)流程等非常熟悉，需要加強(qiáng)相關(guān)業(yè)務(wù)培訓(xùn)。

4 3種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在雷達(dá)資料傳輸中的網(wǎng)絡(luò)測試

在保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平穩(wěn)的前提下，雷達(dá)拼圖數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)通過在雷達(dá)樓計(jì)算機(jī)采用 “ping 省局服務(wù)IP地址 -n 100”的命令分別對3種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)傳輸速率進(jìn)行測試，其測試結(jié)果如表1。

表1 3種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸速率測試對比

在測試對比表中可以看到，3種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中光纖直連的方式是最穩(wěn)定的，而無線網(wǎng)橋和3G無線通信傳輸延時(shí)都比光纖直連的延時(shí)高，并且會受到天氣過程的影響。在雷雨天氣進(jìn)行測試時(shí)發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)橋的連接方式大約會出現(xiàn)1%～5%的掉包和超過300 ms的延時(shí)，而3G無線通信不但在雷雨天氣中會受到影響，當(dāng)進(jìn)行大容量的數(shù)據(jù)傳輸，特別是利用3G無線路由使多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，其傳輸速率會出現(xiàn)較大的延時(shí)，掉包現(xiàn)象比使用無線網(wǎng)橋的情況更加嚴(yán)重。因此無論無線網(wǎng)橋和3G無線通信技術(shù)的安裝和使用有多么方便都不能取代光纖直連的方式作為雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?，而只能作為備份網(wǎng)絡(luò)使用。

5 結(jié)束語

在以上介紹的3種雷達(dá)站網(wǎng)絡(luò)傳輸方式中，采用光纖直接接入局域網(wǎng)的方式為畢節(jié)雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸提供了快捷、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸渠道，采用無線網(wǎng)橋接入局域網(wǎng)的方式作為光纖的備份通道為畢節(jié)雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸提供了安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接保障，采用3G無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式雖然還存在傳輸速度慢，傳輸信號不穩(wěn)定，可使用的帶寬小等很多缺點(diǎn)，但是作為一種相對獨(dú)立，而且不用通過市局網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)即可接入省局備份傳輸通道的網(wǎng)絡(luò)備份方式又是不可或缺的，并且隨著4G無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，3G無線網(wǎng)絡(luò)所存在的缺點(diǎn)也都將會逐漸得到解決。

當(dāng)前現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展飛速，氣象部門對信息網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定、高速等要求越來越高，信息網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞揭苍絹碓蕉鄻踊?、便捷化，因此業(yè)務(wù)人員只有在實(shí)踐中不斷探索和積累經(jīng)驗(yàn)，逐步提高對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問題的處理及維護(hù)能力，根據(jù)實(shí)際情況選擇更合適的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式和保障方式、才能更好地保障氣象信息業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行和正常傳輸，真正地發(fā)揮氣象信息網(wǎng)絡(luò)在氣象服務(wù)工作中的優(yōu)勢和核心地位。

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2015-01-16

陳焰犢(1985—)，男，工程師，主要從事綜合氣象業(yè)務(wù)工作。

1003-6598(2015)06-0069-04

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