江蘇省水利信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改擴建的思考

柏 屏，錢 進

（江蘇省水利網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心，江蘇 南京 210029）

0 引言

早在20世紀90年代初期，江蘇省水利系統(tǒng)就開始利用公眾分組交換網(wǎng)在全國水利系統(tǒng)率先組建了水情信息傳輸網(wǎng)，在防汛及水利工作中發(fā)揮了很好的作用。隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，幀中繼、ATM、SDH 等技術(shù)先后出現(xiàn)并大規(guī)模商用，為構(gòu)架數(shù)據(jù)、視頻、話音三網(wǎng)合一高速寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)提供了技術(shù)條件。為了加快江蘇水利信息化步伐，給信息資源和應用系統(tǒng)的建設(shè)提供公共傳輸平臺，2000年初，針對江蘇省水利防汛及各項業(yè)務(wù)應用的實際需求，以 SDH 通信線路為依托，按照省、市、縣3級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建設(shè)了江蘇水利信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了省、市、縣水利部門計算機網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)了全省水利部門之間的信息資源共享，內(nèi)部語音連網(wǎng)，視頻業(yè)務(wù)交互，為水利信息化構(gòu)建了高質(zhì)量的傳輸平臺。在防汛抗旱、水資源管理、行政辦公等方面發(fā)揮了很好的作用。

1 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

江蘇省水利信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按照省、市、縣3級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，租用電信 SDH 光纖數(shù)字鏈路，建成了以省廳為中心，連接全省13個地市水利局、8個廳屬工程管理處、11個市水文分局，以及市到縣水利局、管理處到工程站點的計算機廣域網(wǎng)。整個網(wǎng)絡(luò)分為3級節(jié)點4個層次，1級節(jié)點是省水利廳網(wǎng)絡(luò)中心，2級節(jié)點是市水利局或廳直單位網(wǎng)絡(luò)中心，3級節(jié)點是縣水利局或工程站點網(wǎng)絡(luò)中心，網(wǎng)絡(luò)的4個層次分為骨干、地區(qū)、部門和專業(yè)網(wǎng)。

骨干網(wǎng)是連接 1，2級節(jié)點的廣域網(wǎng)，由省水利廳和32個單位（各市水利局、水文局、廳直單位）互連組成。地區(qū)網(wǎng)是連接 2，3級節(jié)點的廣域網(wǎng)，由市水利局（或廳屬管理處）和縣水利局（或工程站點）互聯(lián)組成。部門網(wǎng)是各單位內(nèi)部的局域網(wǎng)，通過廣域網(wǎng)互連設(shè)備接入骨干網(wǎng)或地區(qū)網(wǎng)。專業(yè)網(wǎng)是指各自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀拓撲圖如圖1所示。

廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)帶寬為4Mbps。與因特網(wǎng)邏輯隔離。

1.2 主要功能與應用

1.2.1 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)是江蘇水利信息網(wǎng)絡(luò)的一項基本業(yè)務(wù)。整個網(wǎng)絡(luò)支持數(shù)據(jù)的分布存儲、檢索、處理和決策利用。目前在網(wǎng)上運行的主要應用系統(tǒng)有：防汛決策支持、實時水雨情傳輸處理、蘇北地區(qū)水資源配置監(jiān)控調(diào)度、辦公自動化、公文交換等系統(tǒng)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀拓撲圖

1.2.2 語音傳輸

利用多業(yè)務(wù)交換機組建的話音交換網(wǎng)，覆蓋省廳、13個市水利局、8個管理處、2個設(shè)計院、11個市水文局、50個縣水利局及工程站點，約5000門電話。按照編碼方案，通過1或2次撥號，實現(xiàn)全網(wǎng)的語音互通。

1.2.3 視頻會議傳輸

視頻會議系統(tǒng)選用基于 H.323協(xié)議的視頻會議標準，配置視頻會議多點控制器（MCU）及終端設(shè)備，建設(shè)了省水利廳、省防辦、13個市水利局、8個廳屬管理處和1個衛(wèi)星移動通信車共24個會場的視頻會議系統(tǒng)。實現(xiàn)了遠程多點視頻會議和防汛異地會商。

2 新建系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的需求

2.1 數(shù)據(jù)傳輸

目前在建的水資源管理信息系統(tǒng)將有3000多個取水口站點及500個地下水位站點的信息、即將建設(shè)的省級以上水情報汛站改擴建工程將有359個水情站點的信息、待建的中小型水庫通信預警系統(tǒng)約有900個監(jiān)測站點的信息要從測站以無線方式（GPRS/CDMA）發(fā)送到相關(guān)分中心（市水利局、水文局、廳屬管理處）或省中心（省水利廳），再由分中心匯集后傳輸?shù)绞≈行模ɑ蛴墒≈行膮R集后分發(fā)到各分中心），數(shù)據(jù)傳輸量大，密度高。同時為滿足1個分中心（或省中心）同時面對多個測站的問題，必須在分中心（或省中心）與移動運營商之間建設(shè)專線電路（GPRS-APN/CDMA-VPDN），而 GPRS-APN 網(wǎng)絡(luò)與 CDMA-VPDN 網(wǎng)絡(luò)都是與公眾服務(wù)網(wǎng)邏輯隔離的。

2.2 視頻傳輸

計劃今年建設(shè)的防汛防旱視頻系統(tǒng)，主要建設(shè)內(nèi)容是將視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控測點視頻信息（約800個監(jiān)控點）通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至省防汛防旱指揮中心，實現(xiàn)全省大中型水庫、重點堤防、重點水閘、抽水站等水利工程的遠程視頻監(jiān)視功能。大量的實時監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)流對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸機制、數(shù)據(jù)安全等提出了新的需求。

2.3 組網(wǎng)

正在建設(shè)的行政權(quán)力網(wǎng)上運行系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）等涉密信息系統(tǒng)，按照有關(guān)要求，必須運行在與互聯(lián)網(wǎng)物理隔離的網(wǎng)絡(luò)上，這就需要重新組建1張網(wǎng)絡(luò)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、安全性、高效性?/p>

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改擴建的必要性

3.1 主要問題

為了滿足信息化新的應用需求，江蘇水利網(wǎng)絡(luò)主要存在以下問題：

1）網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)沒有物理隔離，使得一些密級較高的視頻、數(shù)據(jù)信息存在安全隱患；

2）骨干網(wǎng)絡(luò)在線路與結(jié)構(gòu)上沒有冗余，一旦某個中間節(jié)點出現(xiàn)故障，就會出現(xiàn)大面積的網(wǎng)絡(luò)癱瘓；

3）骨干網(wǎng)絡(luò)的帶寬不高，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，2級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點到1級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的2M 帶寬，已不能滿足日益增長的數(shù)據(jù)、視頻信息傳輸需要。

4）局域網(wǎng)由于建設(shè)時間較早、經(jīng)費投入不足等原因，存在線路老化、設(shè)備性能低等現(xiàn)象，已不能滿足應用服務(wù)需求；

5）網(wǎng)絡(luò)中心核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備購置時間較早，已近 10年，性能較低，處理能力不足，且沒有熱備冗余，隨時面臨宕機、斷網(wǎng)的危險；

6）信息采集網(wǎng)缺少統(tǒng)一規(guī)劃，特別是移動專線，如各信息采集系統(tǒng)分別建設(shè)，將造成重復投資，資源浪費現(xiàn)象；

7）沒有建立統(tǒng)一規(guī)范的信息安全體系，數(shù)據(jù)存在安全隱患。

3.2 改擴建的必要性

網(wǎng)絡(luò)是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，是信息傳輸、資源共享的基礎(chǔ)平臺，對增強信息傳輸效率、擴大信息服務(wù)領(lǐng)域、提高水利工作的現(xiàn)代化程度等起著重要的支撐和保障作用。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是水利信息化的基礎(chǔ)工作，從對網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀、需求和存在問題的分析可以看出，隨著業(yè)務(wù)需求的不斷增多，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)從帶寬、結(jié)構(gòu)、安全性等方面都不能滿足水利信息化乃至水利現(xiàn)代化建設(shè)的需要，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改擴建已成為迫切需要解決的問題。

4 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改擴建應重點解決的幾個問題

4.1 新建政務(wù)內(nèi)網(wǎng)

鑒于省、部有關(guān)部門對建設(shè)政務(wù)內(nèi)、外網(wǎng)的要求和安全考慮，建議廳網(wǎng)絡(luò)劃分為政務(wù)內(nèi)外網(wǎng)2套網(wǎng)絡(luò)。保留原水利信息網(wǎng)，同時再組建1套政務(wù)內(nèi)網(wǎng)。政務(wù)內(nèi)網(wǎng)與因特網(wǎng)物理隔離，走 GIS、財務(wù)、行政審批等有密級要求的政務(wù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息。

政務(wù)內(nèi)網(wǎng)的建設(shè)可分為局域、廣域網(wǎng)2個部分，其中省廳局域網(wǎng)部分正按照全光纖千兆以太網(wǎng)標準，在水利廳行政權(quán)力網(wǎng)上公開運行系統(tǒng)中建設(shè)，近期即可開通；各地市水利部門、廳直單位的政務(wù)內(nèi)網(wǎng)局域網(wǎng)部分，可根據(jù)實際需求，按照保密網(wǎng)建設(shè)標準，利用光纖或屏蔽雙絞線建設(shè)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)物理隔離的獨立網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)部分，可利用已建成的覆蓋省、市、縣、鄉(xiāng)的省政務(wù)內(nèi)網(wǎng)，各級水利部門分別接入所屬地的政務(wù)內(nèi)網(wǎng)，實現(xiàn)安全互聯(lián)。

4.2 完善政務(wù)外網(wǎng)

政務(wù)外網(wǎng)（即目前的水利信息網(wǎng)）與因特網(wǎng)邏輯隔離，走水文、水資源、工情等大數(shù)據(jù)量的監(jiān)測信息，視頻信息，以及一些密級不高，用戶分散的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

4.2.1 廣域網(wǎng)組網(wǎng)方案

方案 1：仍采用目前使用的星型結(jié)構(gòu)。

這個方案的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，便于管理；控制簡單，便于建網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)延遲時間較小，傳輸誤差較低；網(wǎng)絡(luò)管理由網(wǎng)絡(luò)中心統(tǒng)一操作，易于統(tǒng)一、規(guī)范，也增強了網(wǎng)絡(luò)的安全性。星型結(jié)構(gòu)的缺點主要是中央節(jié)點可能形成信息傳輸瓶頸，且中央節(jié)點的癱瘓將導致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)崩潰。

方案 2：采用網(wǎng)狀與星型混合的拓撲結(jié)構(gòu)。

在網(wǎng)絡(luò)的核心層（包括省水利廳、蘇北地域中心、蘇南地域中心）采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)匯聚層（包括13個市水利局、水文局和8個廳屬管理處）每個節(jié)點采用雙鏈路上聯(lián)2個不同的網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點；在網(wǎng)絡(luò)接入層（包括縣水利局和重點工程站點）采用星型結(jié)構(gòu)接入市水利局或廳屬管理處節(jié)點方案2網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖2所示。這個方案的優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高，容錯能力強。缺點是成本高不經(jīng)濟，同時安裝也復雜，網(wǎng)絡(luò)管理難度加大。

圖2 方案2網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

江蘇水利信息網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流主要集中在省廳與市水利局、廳直單位之間。市水利局與廳直單位之間、市水利局與市水利局之間的信息交互較少，交叉不多，信息路由不復雜，網(wǎng)絡(luò)層次很分明；骨干線路可租用電信 SDH 或 ASON 光纖電路，線路本身有環(huán)回或網(wǎng)狀冗余；省廳可選用高性能核心路由設(shè)備并考慮備份以保證中央節(jié)點的通暢、穩(wěn)定。針對這種情況，建議仍采用星型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。

4.2.2 骨干網(wǎng)的調(diào)整

目前，市水文局是通過同城專線接入市水利局，再接入省水利廳的。由于市水文局承擔著水情報汛任務(wù)，采用遙測報汛后，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸流量大，實時性強，2級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（市水利局、水文局）到1級網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（省水利廳）之間的帶寬已不能滿足數(shù)據(jù)傳輸與應用的要求。因此，建議在政務(wù)外網(wǎng)中，與市水利局異地辦公的市水文局直接接入省廳，既增加了帶寬，也便于管理。

4.3 信息采集網(wǎng)的統(tǒng)一建設(shè)

信息采集網(wǎng)的建設(shè)可充分利用公網(wǎng)和已建水利信息網(wǎng)的資源，采用無線和有線方式。各類實時信息數(shù)據(jù)從自動監(jiān)測站到分中心（或省中心）采用GPRS/CDMA 專線方式作為主信道、GSM 短信方式作為備份信道，從分中心到省廳（或從省廳到分中心）利用水利信息網(wǎng)進行傳輸。GPRS/CDMA 專線應該作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源統(tǒng)籌考慮，而不應在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中再各自建設(shè)。

4.4 局域網(wǎng)升級改造

1）針對政務(wù)內(nèi)、外網(wǎng)實施兩套布線；2）在核心層與接入層之間增加匯聚層，增強網(wǎng)絡(luò)健壯性，提高網(wǎng)絡(luò)負荷能力；3）提高網(wǎng)絡(luò)的冗余度，對布線、廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)主交換機考慮備份。

4.5 擴充網(wǎng)絡(luò)功能

近年來，基于傳統(tǒng)通信網(wǎng)與計算機網(wǎng)絡(luò)的融合通信技術(shù)迅猛發(fā)展，我們應抓住這個機遇，對傳統(tǒng)通信網(wǎng)與 IP 網(wǎng)絡(luò)進行整合，建設(shè)融合通信平臺，推廣多媒體會議、即時通訊、協(xié)同辦公、移動辦公、調(diào)度指揮等新興業(yè)務(wù)應用，擴充網(wǎng)絡(luò)功能。

4.6 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全體系

省水利政務(wù)內(nèi)、外網(wǎng)的安全體系應該是建立在規(guī)章制度之下、安全基礎(chǔ)設(shè)施之上的完整的集保護、檢測、響應和恢復一體的架構(gòu)。規(guī)劃應著重做好物理實體安全、邊界防護、病毒防護及授權(quán)控制等幾個方面的工作。同時加強安全管理制度，提高安全防范意識。

5 對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改擴建的幾點建議

1）盡快明確方案，抓緊實施。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和存在問題，特別是當前水文信息監(jiān)測、水資源管理、防汛防旱視頻監(jiān)控、電子政務(wù)等業(yè)務(wù)需求，我廳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改擴建已成為迫切需要解決的問題，應盡快明確方案，抓緊實施。否則網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將會成為信息化建設(shè)的瓶頸。

2）統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，是各業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息傳輸、交換、共享的公共基礎(chǔ)平臺，應根據(jù)各部門的需求，統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理，否則會造成資源浪費，管理混亂，信息無法交換、資源不能共享等嚴重后果。這里強調(diào)統(tǒng)一建設(shè)而不建議在各應用系統(tǒng)中分散建設(shè)，是因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能、性能是通過物理信道和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來實現(xiàn)的。不同品牌、型號、時期的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其功能及互聯(lián)性都有差異。如不統(tǒng)一建設(shè)，會給組網(wǎng)帶來很大問題，難以實現(xiàn)預期目標。