3G无线链路在省市气象局间的传输应用

曹　波

(陕西省气象信息中心，西安　710014)

3G无线链路在省市气象局间的传输应用

曹波

(陕西省气象信息中心，西安710014)

摘要：利用GRE加密技术对通用路由封装进行加密，在GRE VPN的基础上再加一层GRE数据头，对内部数据进行双层保护，在陕西省级到地市级气象局之间建立一条基于3G无线技术的通讯链路。在两条地面有线链路同时中断的情况下，利用3G无线网络技术，在对GRE进行数据加密后，对数据进行有效可靠传输。

关键词：3G；无线网络；GRE数据加密通信技术

借助“气象监测与灾害预警工程”专项, 陕西省气象局与各地市气象局之间的骨干通信线路质量和网络设备性能都得到了明显提升，但仍然无法完全满足近年来气象业务飞速发展对网络通信系统的要求[1]。目前，对数据的时效和完整性要求越来越高，仅依靠常规的有线网络无法满足陕西省气象部门整体网络的可靠性要求。同时，台站人员网络方面的技术水平总体较低，出现通信线路故障后，难以准确地判断故障并快速恢复网络。3G技术是近年出现的新型传输技术，2010年以来3G技术已经在各个行业得到广泛应用。3G技术具有快速灵活部署、低线路成本、网络可延续等优点，因此3G网络更适合作为备份网络来使用。为了增强陕西省气象部门整体网络的备份能力、远程维护能力，采用3G网络新技术，建成一条融合备份和远程维护一体化的无线网络备份线路，作为有线网络的良好补充，增强网络的可靠性，提升网络的可维护性。当两条地面有线链路通道均发生故障时，网络自动切换至无线备份线路传输数据，从而确保地市级气象资料的正常、高效传输。

1GRE技术

GRE(Generic Routing Encapsulation，通用路由封装)，是在IP数据包的外面再加上一个IP头,通俗的说，就是把私有数据进行一下伪装，加上一个“外套”，传送到其他地方。GRE采用隧道技术，隧道是通过建立一个虚拟的点对点的连接，提供一条通路使封装的数据报文能够在这个通路上传输，并且在一个隧道的两端分别对数据报进行封装及解封装。一个X协议的报文要想穿越IP网络在隧道中传输，必须要经过加封装与解封装两个过程，对数据进行加密，这样就保证了数据传输的安全和可靠性。

为了使点对点的GRE隧道像普通链路一样工作，路由器引入了一种称为隧道接口的逻辑接口。在隧道两端的路由器上通过各自物理接口连接至网络，并依赖物理接口进行实际通信。两个路由器上分别建立一个隧道接口，两个隧道接口之间建立点对点的虚拟连接，就形成了一条跨越公共网络的隧道。物理接口具有承载协议的地址和相关配置，直接服务于承载协议；而隧道接口则具有载荷协议的地址和相关配置，为载荷协议服务。实际的载荷协议数据包需要经过通用路由封装和承载协议封装，然后通过物理接口传送。

GRE提供了将一种协议的报文封装在另一种协议报文中的机制，使报文能够在异种网络中传输。对GRE进行GRE加密的通讯技术是指先对数据进行通用路由封装，然后在经过物理口进行GRE加密。具体表现为在原有的已封装的协议报文前对数据进行GRE加密，即在GRE包头前再加入一个新的GRE头和IP头，当进行解封装时，首先需解封装对数据进行加密的新IP头和GRE头，其次解封装IP头和GRE头，保证了内部数据的安全性，提升数据传输可靠性(如图1)。

图1　对GRE进行GRE加密示意图

2GRE在3G备份线路中的设计与实现

图2为GRE在陕西省、市气象局网络间的应用示意图，LNS表示陕西省气象局连入主MP7508设备的3G网络设备，LAC表示联通运营商的网络设备。LNS设备连接在省局主MP7508路由器上，3G模块安装在陕西省各地市气象局主MP3840路由器上，在LNS和各地市的MP3840之间建立GRE VPN隧道。执行GRE时，LNS从隧道接口的配置中获得端口IP等参数，LNS得知需要使用通用路由封装格式，在私网IP包前添加GRE头，并填充字段；同时LNS获知一个源地址和一个目标地址，作为最后构造的公网IP包的源地址和目标地址，这个源地址可以是LNS的任何一个公网地址(图中“专线”的LNS端地址)，目标地址是隧道终点LAC的任何一个公网地址(图中“专线”的LAC端地址)，两个地址在两台路由器上必须一一对应，即LAC与LNS有相反的地址配置，并且LNS和LAC的两个公网地址互相可达。在省级GRE外围，联通运营商在通用路由封装外再添加一层GRE，即在原有GRE外再套一层IP头，通过IP协议来保证数据传输的可靠性。拆封装时，LAC检查IP地址和协议号，发现数据包的目标地址为自己的接口地址，并且协议号为47(IP用协议号47标识 GRE)，判定此数据包为通用路由封装，LAC开始数据解封装过程，先解开联通运营商IP头，检查联通GRE包头，然后检查陕西省气象局IP报头，若均为正确信息，则完成GRE报头解封装，将封装前的原始IP协议数据包按照IP协议进行转发，完成通信接续。通过对通用路由封装进行GRE加密的技术，建立了基于3G技术的无线备份链路，而且该链路通过GRE技术加密保护了数据的安全。

图2　GRE在陕西省、市气象局网络间的应用

将3G备份线路通过OSPF路由技术加入到省市广域通信网络中，设置GRE接口的OSPF的cost值为1 000。由于主、备两条地面宽带线路的cost值都小于100，因此在正常情况下，GRE隧道的路由优先级最低，只有当两条专线同时中断时，业务才会自动切换至3G备份线路。当其中任一条专线线路恢复正常后，数据流将重新切换到原有专线上传输。

33G备份线路日常维护

在日常的网络维护工作中，需要定期查看3G线路的状态，保证隧道接口一直处于keepalive

张二国，鲁物婷，李伟，等.PTB210气压传感器检定结果的不确定度分析[J].陕西气象，2015(1)：39-40.

状态。远程登录到路由器上，输入命令show ip interface brief 可以查看sim卡状态是up或down，若状态为down，需要检查sim卡是否正确插入；若状态为up，通过show cellular 0/0 radio命令查看3G网络信号强度，信号强度在-51～-113 dBm(好～坏)范围内为正常。

4结语

3G备份链路和远程维护平台最大限度地保证了陕西省气象部门省市广域网络的可靠性，使广域网络在设备冗余、地面线路冗余的情况下，又增加了无线链路备份手段，网络安全也更加趋于稳定。同时，陕西省各地市气象局在3G无线备份的支持下，当出现地面线路全部中断的严重的情况时，通过3G无线网络，仍然可以保持通

信畅通。即使气象局附近移动基站也出现故障，联通运营商也可通过应急基站、移动通信车等迅速恢复通信，有效防止各类线路中断带来的通信故障，增加网络的可靠性。

参考文献：

[1]燕东渭.基于省市气象骨干网络的带宽管理设计[J].陕西气象，2013(1)：34-36.

文章编号：1006-4354(2015)01-0037-03 1006-4354(2015)01-0039-02

收稿日期：2014-09-24 2014-08-22

作者简介：曹波(1984—)，男，陕西西安人，汉族，学士，助理工程师，主要从事网络维护、技术保障以及云计算应用方面的研究。 张二国(1985—)，男，汉族，山西运城人，学士，工程师，从事气象仪器检定、管理。

中图分类号：F6

文献标识码：B

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