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２７卷３期 浙 江 气 象 ２５ 温州市多普勒雷达 计算机网络通讯系统方案设计与建设 马奇蔚 吴孟春 马永安周必高 （温州市气象局，浙江温州３２５０２７） 摘要：介绍了利用光纤及无线网络设备，组建多普勒雷达站网络通讯系统的方法，重点介绍了利用 无线网络设备组网的技术问题。 关键词：多普勒雷达；光纤通讯；无线网络；网络通讯 引 言 多普勒天气雷达是目前研究中尺度对流系统的主要观测手段之一，多普勒天气雷达不仅 能得到天气系统的雷达回波分布和强度信息，而且还能通过产生的多普勒速度场获得风场和 谱宽信息，这将显著增强对热带气旋、风雹、风切变、下击暴流等气象灾害的发生、发展和消亡 过程的监测预报服务能力。 温州是各种灾害性天气频发的地方，其中台风是温州的主要灾害性天气之一，据５０年资 料统计，每年平均受到２．９个台风影响，其中严重影响（指过程雨量１００ ｍｍ以上，内陆风力８ 级以上）有１．７个。另外，来自海上东风带中小尺度云团在一定条件下产生的突发性强降水也 常造成极为严重的灾害。 多普勒天气雷达的建设，对于提高温州的预报服务能力将起到十分重要作用。温州多普 勒天气雷达于２００２年５月动工建设，２００３年７月雷达安装完成并投入业务试运行。由于雷达 站位于市气象台直线距离ｌ３ ｋｍ，海拔高度７０４ ｍ的高山上。为使雷达发挥更大的作用，雷达 站至气象台的数据网络通信系统的建设是非常重要的，既要确保数据的实时传输，又要使数据 通信链路安全和稳定。 １ 多普勒天气雷达计算机网络系统结构 １．１典型的多普勒天气雷达计算机网络系统结构 典型的多普勒天气雷达计算机网络系统结构如图１所示。该系统的优点为结构简单， ＰＵＰ 机 图１典型雷达网络结构图 收稿日期：２００６一叭一ｌ９ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２６ 浙 江 气 象 ２７卷３期 ＲＤＡ、ＲＰＧ、ＰＵＰ ３台计算机在同一局域网内，但是这种结构的缺点也是显而易见的，（１）雷达分 析员需在雷达站值班，造成与预报员之间会商上的不便，（２）雷达数据共享困难。 １．２温州多普勒天气雷达计算机网络系统结构 温州多普勒天气雷达计算机网络系统结构如图２所示。从图中可以看出，该系统的主 ＲＰＧ及主ＰＵＰ在气象台的预报会商室，雷达分析员和气象预报员在同一大厅值班，这大大地 方便了互相之间的会商交流，同时也可以很方便地将资料通过ＶＡＳＴ双向站及地面宽带网传 到上级和下级气象部门。但是这一系统中雷达站局域网与气象台局域网之间的网络可靠互联 以及足够的带宽是非常重要的。 图２温州雷达网络结构图 ２网络通讯系统的建设 考虑到雷达数据传输的实时性以及数据传输可靠和稳定性，我们在方案设计时采用了双 链路方案（如图２所示），主链路采用租用电信光纤接入方式，备用链路采用无线接入方式。由 于光纤通讯现在的应用已非常普及，本文只作简单的介绍，无线网络设备是近几年才兴起的新 技术，本文将作较详细的介绍。 ２．１主链路的建设 根据多普勒雷达数据量的要求，链路的带宽应该在２Ｍ以上，考虑一定的冗余，我们认为 维普资讯 http://www.cqvip.com
２７卷３期 浙 江 气 象 ２７ 应该达到４Ｍ才是比较理想的，我们租用中国电信的光纤接入，带宽为１０Ｍ，费用为６００元／月。 设备投入，本系统中光纤收发器一对、光连接盒一对、光纤跳线二对均为电信提供，二台路 由器（一台ＢＤＣＯＭ２６３０、一台ＢＤＣＯＭ３６００）需自行采购。 安装与调试，如图２连接好各种设备后，要对二台路由器进行适当的配置，才能进行网络 通讯，本系统中气象台局域网的网段为１９２．１６８．２１．０／２４，雷达站局域网网段为１９２．１６８．２２０． ０／２４。雷达站路由器ＢＤＣＯＭ２６３０配置如下（ｉｎｔ Ｆ０／０为广域网１３、ｉｎｔ Ｅｌ／１为局域网１５）： ｉｎｔ Ｆ０／０ １９２．１６８．１．１ｌ ２５５．２５５．２５５．０ ｉｎｔ Ｅ１／１ １９２．１６８．２２０．１ ２５５．２５５．２５５．０ ｉｐ ｒｏｕｔｅ １９２．１６８．２１．０ ２５５．２５５．２５５．０ １９２．１６８．１．１ 气象台路由器ＢＤＣＯＭ３６００配置如下（ｉｎｔ Ｆ１／１．２为广域网１５、ｉｎｔＦ１／０为局域网口）： ｉｎｔ Ｆ１／１．２ １９２．１６８．１．１ ２５５．２５５．２５５．０ ｉｎｔ Ｆ１／０ １９２．１６８．２１．１ ２５５．２５５．２５５．０ ｉｐ ｒｏｕｔｅ １９２．１６８．２２０．０ ２５５．２５５．２５５．０ １９２．１６８．１．１１ 经以上配置后，气象台与雷达站之间的网络就可互通了，实测通讯速率在８Ｍｂｐｓ以上，但 是要使不在同一网段的ＲＤＡ、ＲＰＧ、ＰＵＰ能够正常工作，还需对这些机器的ＩＰ地址、网关地址及 Ｈｏｓｔｓ（该文件在系统目录下的ｓｙｓｔｅｍ３２＼ｄｒｉｖｅｒｓ＼ｅｔｃ目录）文件进行适当的配置，表１列出了用 主链路通讯时，各计算机的主要网络参数配置。 表１各计算机的主要网络参数配置（主链路通讯） 经过以上配置以后，不在一地、不同网段的ＲＤＡ、ＲＰＧ、ＰＵＰ就可以正常工作了。这里需要 说明的是，Ｈｏｓｔｓ文件配置是雷达系统程序本身要求的，而其它参数是网络通讯所必需的。 ２．２备份链路的建设 鉴于温州的地理环境所限，温州的雷达站建在海拔７０４ ｍ的大罗山山顶，由于施工和投资 的原因，电信的上山光纤是立杆方式而非地下电缆方式，这种方式在大台风过程中有可能由于 立杆被大风吹倒而造成通讯中断，因此我们在方案中还考虑了备份链路。 ２．２．１备份链路通讯方式及设备型号的确定 鉴于主链路通讯方式为地面光纤方式，另外由于基于８０２．１ｌｂ标准的无线网络设备已经 非常成熟，我们决定选用无线方式。通过对几家产品的性价比、安全性、通讯速率等参数的综 合比较，我们选用ＡＶＡＹＡ ＡＰ一１０００ ＣＯＲ／ＲＯＲ，天线的选择需考虑抗风性能及通讯距离，本系 统中选用直径１．２ ｍ、增益２４ ｄＢ、定向、蝶型网状天线。ＡＰ一１０００具有如下优点。 （１）较高的数据通讯速率，ＡＰ一１０００标称速率１１Ｍｂｐｓ，实际环境下大多能达到５Ｍｂｐｓ，完 全能达到雷达数据的传输要求。 （２）强大的路由功能，ＡＰ一１０００的路由功能可将不同的ＩＰ子网连接，并将其方便的嵌入现 维普资讯 http://www.cqvip.com
２８ 浙 江 气 象 ２７卷３期 有网络中，这样就不需要配备专用的路由器，节省了投资。 （３）可扩展性，ＡＰ一１０００上的网卡为即插式，今后升级只需更换网卡，ＡＰ一１０００可继续使 用，另外具有两个网卡插口，如插入两张Ｐｃ网络接口卡，每张卡工作在不同的频道上，可同时 工作，网络容量可提高一倍（本系统中使用单网卡）。为用户最大限度的节省投资。 （４）简单实用的网络管理，以Ｗｉｎｄｏｗｓ为平台且符合简单网管协议（ＳＮＭＰ）的ＷａｖｅＭＡＮＡＧ． ＥＲ／Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ软件可方便的对ＡＰ一１０００进行参数的设置。通过该套软件，可以对网络进行 集中管理、控制和远程监控。 （５）易安装性，ＡＰ一１０００的安装与调试很简单，通过ＷａｖｅＭＡＮＡＧＥＲ／ＡＰ可将天线方向调 的很准，并且提供一个简单的类似“示波器”的柱状图，可实时显示信噪比、信号强度、噪音的 量，并可自动保存到统计记录中。 （６）极高的安全性，ＡＰ一１０００提供最先进的ＷＥＰ６４或１２８ＲＣ４加密，同时朗讯科技还在ＡＰ 一１０００上采用了独一无二的加密方式，既在点对点的连接方式下，每一点的无线网桥里都要 互相写入对方无线网卡的ＭＡＣ地址，而ＭＡＣ地址在全世界是唯一的。 （７）免许可证，ＡＰ一１０００工作在不需无委会发许可证的无线电波段。 ２．２．２设备清单及经费投入情况 表２所示设备费用合计３５１００．Ｏ０元，加上工程费等合计总费用３９０００．Ｏ０元。 表２设备清单及投资情况 ２．２．３安装与调试 如图３所示连接好各种设备，借助ＧＰＳ定位仪的功能，计算出天线的方位角，在笔记本电 脑上安装好ＷａｖｅＭＡＮＡＧＥＲ／ＡＰ软件，启动软件，找到ＡＰ一１０００设备，进入软件天线调试模式， 细调两边天线方位角，观测信噪比、信号强度、噪音，直到各种参数最佳，然后固定好天线，天线 的固定必需牢固，否则遇有大台风时，方位角会被打偏，从而使通讯无法进行。 网桥参数设置，进入ＷａｖｅＭＡＮＡＧＥＲ／ＡＰ软件参数设置模块，工作模式选择路由模式（有路 由和桥式两种模式），端口及路由参数如下； 气象台ＣＯＲ参数，局域网端口地址１９２．１６８．２１．５５／３２、广域网端口地址１９２．１６８．３．４／３２、 路由目的地址１９２．１６８．２２０．０／２４、路由网关地址１９２．１６８．３．４／３２。 雷达站ＲＯＲ参数，局域网端口地址１９２．１６８．２２０．１１／３２、广域网端口地址１９２．１６８．３．３／３２、 路由目的地址１９２．１６８．２１．０／２４、路由网关地址１９２．１６８．３．３／３２。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２７卷３期 浙 江 气 象 ２９ 图３无线设备连接示意图 通讯测试，配置好各种参数后，我们进行了实测，将雷达站的一台Ｐｃ默认网关修改为 １９２．１６８．２２０．１１、气象台的一台Ｐｃ默认网关修改为１９２．１６８．２１．５５，经较长时间的大数据包 ＰＩＮＧ以及下载测试，通讯速率稳定在４Ｍｂｐｓ以上，平均值在４．５Ｍｂｐｓ左右，完全能达到雷达数 据传输的要求。表３列出了用备用链路通讯时，各计算机的主要网络参数配置。 表３各计算机的主要网络参数配置（备用链路通讯） ３主备链路之间的切换方法 主备链路设备２４小时开机，通过表１与表３比较，只有默认网关参数不同，一旦发现主链 路通讯故障，只需要将ＲＤＡ、ＲＰＧ、ＰＵＰ机器的有默认网关参数修改为表３所示参数，即可调整 为备用链路通讯。反之修改为表１所示参数，即可调整为主链路通讯，整个切换过程只需几分 钟的时间。 ４结 语 温州新一代雷达投入使用２年多以来，实践证明这一通讯系统是稳定可靠的，期间也发生 过主链路通讯故障，但均能在非常短的时间内切换到备用链路，不会对业务造成影响。 该系统的缺点是主备链路切换需要人工操作，我们在方案设计时曾经考虑过将无线设备 设置为桥接模式，两端分别接入主链路路由器的扩展口，通过设置不同的路由权值来实现自动 切换，但是这样会造成单点设备故障，即两台路由器中任一台出故障，会造成主备链路均不能 工作的情况，而前述的实际方案是主备链完全的，况且人工切换的时间也是非常短的，完 全能够满足业务需求，所以我们最终选择了前述实际方案。 参考文献 ［１］ 中国新一代多普勒天气雷达培训手册．北京敏视达雷达有限公司
