◆王 濤 何恒宏

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國家突發(fā)公共事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)衛(wèi)星備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

◆王 濤 何恒宏

（國家氣象信息中心 北京 100081）

國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)是國家突發(fā)事件應(yīng)急體系的重要組成部分，是國務(wù)院應(yīng)急平臺(tái)唯一的預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)、國家與各省發(fā)布管理平臺(tái)之間的地面網(wǎng)絡(luò)的備份，滿足系統(tǒng)發(fā)布管理平臺(tái)之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸。本文結(jié)合全國氣象寬帶網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，考慮“國突系統(tǒng)”的建設(shè)需要，以及氣象部門衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)的使用需要，對“國突系統(tǒng)”衛(wèi)星備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。

預(yù)警信息；衛(wèi)星備份系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)

0 引言

國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)（以下簡稱“國突系統(tǒng)”）是國家突發(fā)事件應(yīng)急體系的重要組成部分，是國務(wù)院應(yīng)急平臺(tái)唯一的預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。

衛(wèi)星備份系統(tǒng)是“國突系統(tǒng)”建設(shè)的一部分，主要是在氣象部門現(xiàn)有衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上，擴(kuò)充衛(wèi)星通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“國突系統(tǒng)”國家與各省發(fā)布管理平臺(tái)之間的地面網(wǎng)絡(luò)的備份，滿足“國突系統(tǒng)”中發(fā)布管理平臺(tái)之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

1 需求分析

綜合考慮“國突系統(tǒng)”需求及目前氣象部門衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)情況，主要應(yīng)用需求包括：

（1）地面網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，“國突系統(tǒng)”國家級(jí)與省級(jí)發(fā)布管理平臺(tái)之間數(shù)據(jù)應(yīng)急傳輸。

（2）地面網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，省級(jí)衛(wèi)星通信車（以下簡稱應(yīng)急車）與省級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)通信。

（3）地面網(wǎng)絡(luò)全部中斷時(shí)，應(yīng)急車與省級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)通信。

2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

根據(jù)“國突系統(tǒng)”衛(wèi)星備份系統(tǒng)需求，將衛(wèi)星備份系統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)接入寬帶網(wǎng)主干系統(tǒng)，通過路由設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星鏈路熱備份，正常情況下，通過地面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，當(dāng)?shù)孛婢W(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，啟用衛(wèi)星備份鏈路，承擔(dān)“國突系統(tǒng)”預(yù)警信息的通信傳輸。

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）國家級(jí)網(wǎng)絡(luò)

國家級(jí)衛(wèi)星備份系統(tǒng)各設(shè)備使用三層交換機(jī)進(jìn)行互聯(lián)，并將該交換機(jī)作為衛(wèi)星主站設(shè)備的網(wǎng)關(guān)；主站互聯(lián)交換機(jī)連接至國家級(jí)寬帶網(wǎng)匯聚交換機(jī)，接入數(shù)據(jù)通信vlan，主站互聯(lián)交換機(jī)與國家級(jí)寬帶網(wǎng)匯聚交換機(jī)間使用鏈路聚合實(shí)現(xiàn)可靠連接；主站互聯(lián)交換機(jī)與寬帶網(wǎng)路由器建立BGP動(dòng)態(tài)路由交換，并配合靜態(tài)路由，實(shí)現(xiàn)地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的熱備份；寬帶網(wǎng)路由器通過VRRP為主站互聯(lián)交換機(jī)建立虛擬冗余網(wǎng)關(guān)。

（2）省級(jí)網(wǎng)絡(luò)

在省級(jí)寬帶網(wǎng)互連交換機(jī)上劃分衛(wèi)星通信vlan，省級(jí)衛(wèi)星通信設(shè)備直接連接至省級(jí)寬帶網(wǎng)匯聚交換機(jī)衛(wèi)星通信vlan接口；省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器新建網(wǎng)絡(luò)連線至匯聚交換機(jī)衛(wèi)星通信vlan接口。寬帶網(wǎng)路由器通過VRRP為衛(wèi)星通信設(shè)備建立虛擬冗余網(wǎng)關(guān)。省級(jí)衛(wèi)星通信設(shè)備與寬帶網(wǎng)路由器間通過靜態(tài)路由互指的方式實(shí)現(xiàn)地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的熱備份。

2.2 熱備路由設(shè)計(jì)

衛(wèi)星備份系統(tǒng)熱備路由切換是通過衛(wèi)星備份通信觸發(fā)機(jī)制、動(dòng)態(tài)路由學(xué)習(xí)及路由選擇機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，即通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)ToS檢測和路由優(yōu)先級(jí)選擇實(shí)現(xiàn)在地面鏈路全部中斷情況下的衛(wèi)星應(yīng)急通信。

2.2.1 衛(wèi)星備份通信觸發(fā)機(jī)制

由于衛(wèi)星備份系統(tǒng)通過檢測數(shù)據(jù)流中IP包頭中的ToS觸發(fā)通信，建立衛(wèi)星應(yīng)急鏈路。因此，為保證在地面網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)及時(shí)觸發(fā)衛(wèi)星鏈路，保障應(yīng)急通信，需在省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器上進(jìn)行ToS配置，以便省級(jí)衛(wèi)星通信設(shè)備檢測到數(shù)據(jù)流中IP報(bào)頭中的ToS及時(shí)觸發(fā)衛(wèi)星鏈路。衛(wèi)星備份通信觸發(fā)流程如下：

（1）在地面網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器將數(shù)據(jù)流導(dǎo)向衛(wèi)星通信設(shè)備；

（2）數(shù)據(jù)流在去往衛(wèi)星通信設(shè)備的省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器出口進(jìn)行ToS標(biāo)記；

（3）省級(jí)衛(wèi)星通信設(shè)備配置與省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器相同的ToS值，當(dāng)衛(wèi)星通信設(shè)備接收到數(shù)據(jù)流，并檢測發(fā)現(xiàn)標(biāo)記該ToS值，立即觸發(fā)衛(wèi)星鏈路，省級(jí)與國家級(jí)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星應(yīng)急通信。

2.2.2 國家級(jí)衛(wèi)星備份系統(tǒng)路由設(shè)計(jì)

為滿足衛(wèi)星備份系統(tǒng)通信需求，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性，將衛(wèi)星備份主站匯聚交換機(jī)作為寬帶網(wǎng)和衛(wèi)星備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的邊界，采用不同的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議和靜態(tài)路由配置，通過路由優(yōu)先級(jí)及精細(xì)程度選擇路由，從而實(shí)現(xiàn)各種情況下衛(wèi)星備份系統(tǒng)業(yè)務(wù)通信。

2.2.2.1 寬帶網(wǎng)路由設(shè)計(jì)

寬帶網(wǎng)區(qū)主要通過比較靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由進(jìn)行程度確定路由優(yōu)先級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)地面線路與衛(wèi)星鏈路的熱備份。主要設(shè)計(jì)包括：

（1）國家級(jí)寬帶網(wǎng)路由器配置所有省級(jí)IP地址段匯總后的靜態(tài)路由指向衛(wèi)星備份系統(tǒng)匯聚交換機(jī)。

（2）國家級(jí)寬帶網(wǎng)路由器可通過BGP路由協(xié)議學(xué)習(xí)到各省宣告的較精細(xì)的路由條目。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)尋址規(guī)則，去往同一目的地址存在兩條路由，優(yōu)選子網(wǎng)掩碼最長的路由條目。因此，在寬帶網(wǎng)正常的情況下，在國家級(jí)寬帶網(wǎng)路由器上去往省級(jí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)會(huì)優(yōu)先選擇較精細(xì)的BGP路由通過寬帶網(wǎng)地面網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。

（3）當(dāng)寬帶網(wǎng)線路中斷時(shí)，國家級(jí)寬帶網(wǎng)路由器將無法再學(xué)習(xí)到省級(jí)路由器宣告的較精細(xì)的BGP路由，去往省級(jí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)只能通過靜態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)至衛(wèi)星備份系統(tǒng)匯聚交換機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)寬帶網(wǎng)地面線路與衛(wèi)星鏈路熱備份。

2.2.2.2 衛(wèi)星備份系統(tǒng)路由設(shè)計(jì)

衛(wèi)星備份系統(tǒng)同樣通過比較靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由精細(xì)程度確定路由優(yōu)先級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)選路。主要設(shè)計(jì)包括：

（1）衛(wèi)星備份主站匯聚交換機(jī)與國家級(jí)寬帶網(wǎng)路由器間采用BGP路由協(xié)議進(jìn)行動(dòng)態(tài)路由交換；

（2）衛(wèi)星備份主站匯聚交換機(jī)與衛(wèi)星通信設(shè)備間采用RIP路由協(xié)議進(jìn)行動(dòng)態(tài)路由交換，同時(shí)配置默認(rèn)路由指向衛(wèi)星備份主站信令Modem；

（3）衛(wèi)星備份主站信令Modem配置默認(rèn)路由指向衛(wèi)星備份主站匯聚交換機(jī)；

（4）寬帶網(wǎng)正常時(shí)，衛(wèi)星備份系統(tǒng)匯聚交換機(jī)可從寬帶網(wǎng)路由器學(xué)習(xí)到國家級(jí)和各省宣告的BGP路由，當(dāng)應(yīng)急車有與省內(nèi)業(yè)務(wù)通信需求時(shí)，去往省級(jí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)匯聚交換機(jī)通過BGP路由轉(zhuǎn)發(fā)至寬帶網(wǎng)路由器，再經(jīng)寬帶網(wǎng)傳輸，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急車與本省業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信；

（5）寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，衛(wèi)星備份系統(tǒng)匯聚交換機(jī)無法再學(xué)習(xí)到省級(jí)路由器宣告的BGP路由，只學(xué)習(xí)到國家級(jí)路由器宣告的BGP路由，以及衛(wèi)星備份系統(tǒng)宣告的去往省級(jí)RIP路由，省級(jí)與國家級(jí)可通過衛(wèi)星備份系統(tǒng)進(jìn)行通信。

2.2.3 省級(jí)衛(wèi)星備份系統(tǒng)路由設(shè)計(jì)

省級(jí)衛(wèi)星備份系統(tǒng)則通過衛(wèi)星通信設(shè)備與寬帶網(wǎng)路由器間互指靜態(tài)路由的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連通：

（1）在省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器上，將國家級(jí)IP地址匯總后配置靜態(tài)路由指向省級(jí)衛(wèi)星備份通信設(shè)備。

（2）省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器可通過BGP路由協(xié)議學(xué)習(xí)到國家級(jí)及其他省級(jí)宣告的較精細(xì)的路由條目。在寬帶網(wǎng)正常時(shí)，省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器上去往國家級(jí)的數(shù)據(jù)會(huì)優(yōu)先選擇較精細(xì)的BGP路由通過寬帶網(wǎng)進(jìn)行傳輸；當(dāng)寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器將無法學(xué)習(xí)到國家級(jí)和其他省級(jí)宣告的BGP路由，去往國家級(jí)的數(shù)據(jù)只能通過靜態(tài)路由轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星通信設(shè)備。

（3）省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器上需配置訪問衛(wèi)星備份系統(tǒng)的靜態(tài)路由，由于國家級(jí)寬帶網(wǎng)路由器對衛(wèi)星備份系統(tǒng)地址段進(jìn)行宣告，因此，為避免路由沖突該靜態(tài)路由配置低優(yōu)先級(jí)，寬帶網(wǎng)正常時(shí)，BGP路由生效；寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，低優(yōu)先級(jí)靜態(tài)路由生效。

（4）在衛(wèi)星通信設(shè)備上，配置靜態(tài)路由將與省級(jí)IP地址段指向省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器。

2.2.4線路切換分析

依照上述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，對“國突系統(tǒng)”衛(wèi)星備份系統(tǒng)應(yīng)用場景分析如下：

（1）寬帶網(wǎng)地面網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，國家級(jí)與省級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信

寬帶網(wǎng)地面網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，省級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)與國家級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的通信通過寬帶網(wǎng)傳輸，衛(wèi)星備份系統(tǒng)不啟用。

（2）寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，國家級(jí)與省級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信

寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，省級(jí)寬帶網(wǎng)路由器去往國家級(jí)地址段指向衛(wèi)星通信設(shè)備的靜態(tài)路由生效，省級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)通過衛(wèi)星鏈路與國家級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行通信。

（3）寬帶網(wǎng)正常時(shí)，應(yīng)急車與本省通信

寬帶網(wǎng)正常時(shí)，省應(yīng)急車通過衛(wèi)星鏈路，經(jīng)由國家到省寬帶網(wǎng)地面鏈路，實(shí)現(xiàn)與本省業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信。

（4）寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，應(yīng)急車與本省通信

寬帶網(wǎng)中斷時(shí)，省應(yīng)急車通過衛(wèi)星鏈路，經(jīng)由國家級(jí)衛(wèi)星備份系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與本省業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信。

3 結(jié)束語

本文對“國突系統(tǒng)”衛(wèi)星備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的設(shè)計(jì)滿足了“國突系統(tǒng)”應(yīng)用需求。目前“國突系統(tǒng)”衛(wèi)星備份系統(tǒng)已完成建設(shè)，通信網(wǎng)絡(luò)按照本文設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)施，并多次為“國突系統(tǒng)”國家級(jí)與省級(jí)發(fā)布管理平臺(tái)之間提供應(yīng)急數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用效果良好。

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