陳亮

【摘 要】在現(xiàn)代化交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展不斷加快的背景下，國(guó)內(nèi)高速公路備份鏈路當(dāng)中，基于5G的VPDN技術(shù)作用逐漸突顯。本文首先簡(jiǎn)單概述了基于5G的VPDN技術(shù)；隨后，分析了基于5G的VPDN技術(shù)備份鏈路的設(shè)計(jì)方案；最后，在總結(jié)前文的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了基于5G的VPDN技術(shù)，在高速公路備份鏈路當(dāng)中的應(yīng)用措施。

【關(guān)鍵詞】5G；VPDN技術(shù)；高速公路；備份鏈路

中圖分類號(hào)： U491；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）15-0004-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.002

Application of VPDN technology based on 5G in backup link of Expressway

CHEN Liang

（Taiyuan branch of shanxi communications holding group co.，LTD.，Taiyuan Shanxi 030000，China）

【Abstract】in the context of the rapid development of the modern transportation industry， the role of VPDN technology based on 5G is gradually highlighted in the backup links of domestic expressways. This paper first briefly outlines the VPDN technology based on 5G； then， it analyzes the design scheme of VPDN backup link based on 5G； finally， on the basis of summarizing the previous text， it focuses on the application of VPDN technology based on 5G in the backup link of the expressway.

【Key words】5G； VPDN technology； Freeway； Backup link

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，社會(huì)各界對(duì)于我國(guó)高速公路備份鏈路，特別是新型基于5G的VPDN技術(shù)應(yīng)用等方面，越來越關(guān)注。國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)的高速公路所在區(qū)域地勢(shì)較為復(fù)雜，高速公路收費(fèi)專網(wǎng)若出現(xiàn)問題，會(huì)對(duì)故障排查工作造成嚴(yán)重影響。因此，如何在現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展的背景下，合理應(yīng)用基于5G的VPDN技術(shù)，優(yōu)化高速公路備份鏈路，成為了相關(guān)領(lǐng)域工作人員的工作重點(diǎn)之一。

1 基于5G的VPDN技術(shù)概述

基于5G的VPDN技術(shù)當(dāng)中，即包含了5G技術(shù)，也涉及到了VPDN技術(shù)，通過對(duì)二者的概念分別闡述，有利于增進(jìn)對(duì)二者相互融合的理解。

（1）5G技術(shù)

5G（fifth-generation），指的是移動(dòng)通信系統(tǒng)的五代產(chǎn)品，是4G技術(shù)的延伸。2013年，韓國(guó)三星電子公司正式宣布，已經(jīng)成功開發(fā)5G移動(dòng)通信技術(shù)的核心技術(shù)，并且計(jì)劃于2020年正式投入市場(chǎng)。與前幾代移動(dòng)通信技術(shù)相比，該項(xiàng)幾乎可以在28GHz超高頻段當(dāng)中，以每秒1Gbps的速度，進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的傳輸，最高的傳輸距離可以達(dá)到兩公里。該項(xiàng)技術(shù)在電子通信產(chǎn)業(yè)當(dāng)中應(yīng)用，下載一部HD高品質(zhì)的電影，只需要一秒鐘就能完成[1]。

（2）VPDN技術(shù)

1）VPDN 概念

VPDN技術(shù)（Virtual Private Dial-up Networks），也被稱為是虛擬專用撥號(hào)網(wǎng)。通過撥號(hào)接入的方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，承載著多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)信息的交互功能，通過認(rèn)證和授權(quán)的方式，可以與安全的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)建立連接。在現(xiàn)代化信息技術(shù)的快速發(fā)展背景下，傳統(tǒng)的虛擬專用撥號(hào)網(wǎng)逐漸同5G技術(shù)相互融合，并且許多企業(yè)正逐漸在全國(guó)范圍內(nèi)興起發(fā)展。傳統(tǒng)的以固定物理地點(diǎn)為依托的連接方式，在實(shí)際的組織和管理工作當(dāng)中，難以滿足新時(shí)期各個(gè)行業(yè)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)使用需求。而VPDN網(wǎng)絡(luò)，可以充分地利用隧道技術(shù)，在公共網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)各行業(yè)內(nèi)部的連接，將用戶的信息和項(xiàng)目數(shù)據(jù)，封裝到隧道內(nèi)容，并以較高的速度實(shí)現(xiàn)傳輸。

2）VPDN 業(yè)務(wù)

VPDN技術(shù)的主要業(yè)務(wù)是，通過公用網(wǎng)絡(luò)建立私有網(wǎng)絡(luò)連接，將5G網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)，為用戶提供撥號(hào)虛擬網(wǎng)的服務(wù)。在實(shí)際的實(shí)踐和應(yīng)用環(huán)節(jié)當(dāng)中，該項(xiàng)技術(shù)采用了L2TP隧道技術(shù)，在非公開加密網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的傳輸，以此實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的安全高效傳輸。無線VPDN業(yè)務(wù)在全國(guó)范圍內(nèi)，得到了部署和推廣，并且面向中國(guó)電信政企客戶開放。在CDMA和5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，可以有效地實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳達(dá)，并切通過此種方式，確保國(guó)內(nèi)高速公路備份鏈路的發(fā)展水平不斷提升。

2 基于5G的VPDN技術(shù)備份鏈路的設(shè)計(jì)方案

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則

基于5G的VPDN技術(shù)在對(duì)高速公路當(dāng)中的備份鏈路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基本原則，提升設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。比如，我國(guó)某地區(qū)的高速公路備份鏈路設(shè)計(jì)部門，在新技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)用了相對(duì)成熟的主流媒體網(wǎng)絡(luò)，并且將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，相對(duì)成熟的基于5G的VPDN技術(shù)，有機(jī)地融入到系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，確保了各個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)商，都可以提供相應(yīng)的技術(shù)支持。此外，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，還需要充分地保障，系統(tǒng)整體運(yùn)營(yíng)環(huán)境的安全性與可靠性。無線VPDN業(yè)務(wù)主要應(yīng)用了L2TP技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)連接處于非公開的加密狀態(tài)，公共網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，客戶無法穿過虛擬的通道[2]。

（2）組網(wǎng)傳輸方案

對(duì)于高速公路運(yùn)輸和收費(fèi)管理等工作來說，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全性與可擴(kuò)展性等，是最為關(guān)鍵的兩項(xiàng)發(fā)展要素。對(duì)此，國(guó)內(nèi)某地區(qū)的高速公路備份鏈路設(shè)計(jì)部門工作人員，在實(shí)際的組織和管理工作中，應(yīng)用了MSTP技術(shù)和SDH多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化管理，最終達(dá)到了分成管理和平滑擴(kuò)容的效果。

（3）5G備份方案

基于5G的VPDN技術(shù)對(duì)高速當(dāng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行備份，在實(shí)施的過程中，通過地備份的原理進(jìn)行分析，有利于更加全面地了解到基于5G的VPDN技術(shù)的應(yīng)用效果，進(jìn)而在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，充分地優(yōu)化基于5G的VPDN技術(shù)應(yīng)用模式。比如，國(guó)內(nèi)某地區(qū)的高速公路建設(shè)和發(fā)展部門工作人員，在應(yīng)用基于5G的VPDN技術(shù)時(shí)，將5G路由器同時(shí)作為專線和5G網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)備。在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，如此便能將5G網(wǎng)絡(luò)作為專線的備份線路。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將PPP撥號(hào)應(yīng)用到LAC設(shè)備當(dāng)中，建立專用的VPDN通道，可以在確保信息安全的基礎(chǔ)上，提高數(shù)據(jù)信息的傳輸效率。

（4）LNS專用接入模式

公網(wǎng)系統(tǒng)的接入工作中，信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用模式具有如下特點(diǎn)：第一，開通便捷性。用戶只需要通過LNS的公用網(wǎng)絡(luò)，就可以開通相應(yīng)的VPDN無線業(yè)務(wù)；第二，操作簡(jiǎn)潔性。公網(wǎng)當(dāng)中具有較多的接入點(diǎn)，有利于大量用戶集中接入；第三，應(yīng)用場(chǎng)景更加廣泛。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，LNS專用接入模式，適配無線VPDN應(yīng)用，同時(shí)還可以滿足ADSL VPDN用戶的使用?；?G的VPDN技術(shù)，可以充分地提升高速公路備份鏈路系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)還可以在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)適用范圍。當(dāng)專線網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)之后，通過接口切換的方式，將原本的信息和數(shù)據(jù)備份到5G的VPDN當(dāng)中，可以借助相對(duì)靈敏的方式，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包，優(yōu)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

3 基于5G的VPDN技術(shù)在高速公路備份鏈路中的應(yīng)用

（1）網(wǎng)絡(luò)安全保障

在利用基于5G的VPDN技術(shù)時(shí)，需要確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和運(yùn)行管理工作的穩(wěn)定性。相對(duì)于其他網(wǎng)絡(luò)信號(hào)來說，CDMA具有極強(qiáng)的保密性特征。CDMA最初被應(yīng)用在軍事戰(zhàn)爭(zhēng)領(lǐng)域中，信息保密傳輸工作中。該項(xiàng)技術(shù)在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，廣泛地應(yīng)用于戰(zhàn)時(shí)信息傳遞，因此具有極強(qiáng)的抗干擾和保密特征。在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)節(jié)中，CDMA信號(hào)會(huì)每隔1.25ms發(fā)生一次變化，因此此類信號(hào)很難被捕捉。并且，CDMA技術(shù)還應(yīng)用了擴(kuò)頻技術(shù)，有用信號(hào)的頻譜被充分拓寬，在大量無用信號(hào)當(dāng)中，若想捕捉到一個(gè)有用信號(hào)十分困難。此外，CDMA信號(hào)基本上均為加密傳輸，密鑰為偽隨機(jī)碼，偽隨機(jī)碼的長(zhǎng)度為42位，根據(jù)排列組合的方式，每次通話都可能會(huì)產(chǎn)生4.4萬億種組合可能。即便信號(hào)被攔截，在較短的時(shí)間內(nèi)，很難破譯出密碼[3]。

（2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接包括了車載數(shù)據(jù)采集終端連接、無線連接和VPDN平臺(tái)連接。對(duì)于車載數(shù)據(jù)采集終端的連接工作來說，工作人員要在每個(gè)數(shù)據(jù)采集終端中，配置支持5G通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的模塊，通過電信公司提供的用戶名、密碼和撥號(hào)程序等，可以將用戶的信息數(shù)據(jù)，接入到信息數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，通過此種方式，可以實(shí)現(xiàn)高效率的網(wǎng)絡(luò)連接。在無線連接部分，根據(jù)不同信息數(shù)據(jù)采集終端，向電信公司PDSN發(fā)送的連接請(qǐng)求，用戶可以將自己的域名和密碼等信息，同時(shí)發(fā)送到PDSN當(dāng)中。將認(rèn)證信息發(fā)送到服務(wù)器終端中的新型數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，認(rèn)證用戶的身份。VPDN的連接平臺(tái)主要為空中的信息數(shù)據(jù)網(wǎng)，是國(guó)內(nèi)電信公司，為企事業(yè)單位提供了無線方式接入到客戶內(nèi)網(wǎng)的一項(xiàng)基本業(yè)務(wù)。用戶從自己的終端當(dāng)中，應(yīng)用專線接入的方式，向電信VPDN平臺(tái)提出網(wǎng)絡(luò)接入申請(qǐng)，在確保與其他網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）雙重AAA認(rèn)證

AAA認(rèn)證主要指的是認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)等三個(gè)過程。在實(shí)際的環(huán)節(jié)中，應(yīng)用基于5G的VPDN技術(shù)的高速公路備份鏈路在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，就需要進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證。系統(tǒng)根據(jù)用戶的用戶名和密碼組合，或者結(jié)合其他特征等，對(duì)用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證。得到系統(tǒng)認(rèn)證的用戶，需要在網(wǎng)絡(luò)接入之后，授予IP地址以及允許網(wǎng)絡(luò)訪問的時(shí)間段等。除此之外，計(jì)費(fèi)環(huán)節(jié)是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)收集和記錄用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間占有、網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配等情況，向用戶收取相應(yīng)的費(fèi)用。認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)環(huán)節(jié)統(tǒng)統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于5G的VPDN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)用戶訪問的監(jiān)督和管理。同時(shí)，經(jīng)過精準(zhǔn)記錄的方式，還進(jìn)一步保障了用戶的合法權(quán)益，確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可以安全可靠地運(yùn)行。雙重AAA認(rèn)證，是當(dāng)用戶經(jīng)過系統(tǒng)認(rèn)證之后，將用戶的請(qǐng)求發(fā)送到客戶的AAA服務(wù)器終端，在客戶側(cè)進(jìn)行二次認(rèn)證，重復(fù)上述操作模式，可以最終提升系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

（4）虛擬通道調(diào)試

虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，在實(shí)際的應(yīng)用和管理工作當(dāng)中，不僅包含了系統(tǒng)通信技術(shù)、現(xiàn)代認(rèn)證技術(shù)和密碼技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容，而且還涵蓋了安全管理技術(shù)和通道技術(shù)。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，通道技術(shù)是在數(shù)據(jù)卡上，對(duì)需要傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進(jìn)行封裝。在這一環(huán)節(jié)中，主要應(yīng)用的為L(zhǎng)2TP模式，借助通道的方式，使PPP可以順利地通過多種不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即幀中繼、同步光纖網(wǎng)絡(luò)、異步傳輸模式等多種不同的形式。在這一環(huán)節(jié)中應(yīng)用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在VPDN網(wǎng)路環(huán)境中，對(duì)其他用戶不可見。

4 總結(jié)

綜上所述，目前，國(guó)內(nèi)部分地區(qū)的高速公路系統(tǒng)當(dāng)中，已經(jīng)初步地接入了以5G的VPDN技術(shù)為依托的備份鏈路。通過此種方式，可以在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化基于5G的VPDN技術(shù)，可以達(dá)到完善高速公路無線備份鏈路的方式。相關(guān)領(lǐng)域的工作人員，要增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全保障，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，提供雙重AAA認(rèn)證，配合虛擬通道調(diào)試的方法，提升基于5G的VPDN技術(shù)的應(yīng)用效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱春志.無線VPDN技術(shù)在專線備份系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江蘇通信，2017，33（04）：71-73.

[2]黃睿.IPSEC VPN在四川高速公路收費(fèi)系統(tǒng)無線備份鏈路中的應(yīng)用[J].科技傳播，2016，8（06）：114-115.

[3]高代兵，操川，賀芳.基于VPN的備份鏈路在安徽省高速公路電子收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2010，6（04）：189-191.