气象通讯系统--新疆气象手册（45）第3篇第4章

 2020 03 17

《新疆气象手册》一书（2006，气象出版社）的序，前言 ，提要 ：http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1208089.html 

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第4章 气象通信系统

气象通信是气象业务运转的基础和重要保障，是开展天气预报和气象服务的先决条件。它的特点是网络组织高度分散，信息资料传输高度集中，信息量大，质量、时效要求高。在保证气象信息传递的前提下，气象通信同时担负预报业务、服务和行政部门通信工作。1990年，新疆气象部门自行建成了三网：通（转）报网、无线广播网和辅助通信网。气象通信工作经历了莫尔斯电码通信、电传报通信、计算机通信、网络和卫星通信4个阶段。

气象卫星综合应用业务系统（9210工程）的建设，是新疆气象通信体制和预报系统的一次重大技术改造。工程集中了先进的卫星通信、计算机网络等高新技术，极大地提升了气象通信的传输和处理能力，加强了气象通信业务和天气预报业务界面的结合,建立了新的业务流程及运行模式，提高了系统的整体功能。

9210工程的全面完成和业务化，解决了长期以来制约气象业务发展中的通信瓶颈问题，摆脱了气象通信单纯依赖电信线路的局面。有力地促进了天气预报和服务水平的提高。 （孙祥彬）

1 新疆气象通信回顾

1．1 信息中心

1960年新疆气象局通讯台正式成立，通讯台是信息中心前身，信息中心曾归属新疆环境气象中心，职责是：负责省级计算机系统、通信网络系统以及区气象局大院气象信息网络系统的运行、维护和管理。承担：宽带业务网络的运行、维护工作；综合气象信息资料的收集、处理、存储及分发任务；对下级台站的业务技术指导；省级高性能计算机应用开发任务；气象信息资料的审核和新疆气象档案馆的管理工作，相关的业务升级、拓展和新技术开发、推广等工作。是新疆气象通信枢纽。2006年在区局业务技术体制改革之后，将成立乌鲁木齐区域气象信息中心。

1．2 通（转）报网

1953年，新疆军区司令部气象科在迪化甲种气象站所在地建成迪化气象通（转）报台，上世纪80年代中期，通讯台与国家气象中心开通了“新BQS”通信业务，开发了《气象电报交换系统》，实现了气象信息“通转报业务”的准自动化。1990年，通（转）报网设主台两处，属台17处。

1．3 气象无线广播网

⑴ 话语广播：

1954年，新疆人民广播电台每日广播“危险天气警报”和未来24小时的天气预报。1959年，新疆气象局气象话语广播台、喀什气象话语广播台建立并正式广播。

1985～1990年，春季每天12h、17h增加哈萨克语和汉语广播，23时增加维吾尔语和汉语广播。春季期间，逢4、5日，广播3天天气预报和天气形势预报，9、10日加播10天天气预报。

喀什气象话语广播台，每天播送3天天气预报和天气形势预报，转播自治区气象台每日08时地面和高空500hPa的点绘图电码。

⑵ 电报广播：

1960年，通信台用手键播发莫尔斯短码气象电报，广播新疆及其邻近区域的高空报。同年9月，增播地面绘图报。1963年，通信台将手键莫尔斯发报改为快机莫尔斯发报，并增播高空分析报。1976年，移频电传广播全部代替原莫尔斯报广播。每天播发02h、08h、14h、20h四次地面报和08h、20h两次高空报，其范围是北半球500多个气象站的观测资料。

⑶ 传真广播：

1974年，通信台和喀什气象台接收北京气象中心播发的天气传真图。

1982年，通信台发射台开始无线气象传真广播，播发亚欧地区的02点地面分析和亚欧500hPa高空预告图，1990年，全疆43个县气象站建成传真接收站。1986年通信台开通乌鲁木齐到北京气象“三报一话”卫星电路之后，接收北京一级气象传真广播，由无线短波改为卫星窄话信道通信。

1．4 辅助通信网

气象辅助通信，是用短波单边带电台或甚高频电台，每天定时用话语方式进行通信，主要用于天气会商、传输气象服务信息和行政事务通话，是气象通信的辅助手段。1985年后，开始辅助通信网建设，到1990年，建立12个地区性的局部辅助通信网，4个莫尔斯通报站用超短波（VHF）电台代替短波电台发报，2个有线发报站也采用甚高频电台传输气象资料。

1．5 国内外气象资料收集

20世纪50～60年代，中国气象部门所需国内外的气象资料，主要依靠接收国内外无线气象广播，新疆是全国气象资料收集的主要地区之一。1953年乌鲁木齐和喀什民航气象台首先建立气象抄报组，抄收北京、兰州和苏联新西伯利亚、伯力、阿拉木图、塔什干的无线莫尔斯报气象广播。

1960通信台负责收集、转发欧洲、中近东、中北美和南美（赤道以北）及其临近海域的气象资料。1963年，新疆气象局成立国外无线气象广播侦听小组收听国外无线气象广播。1964年3月，新疆邮电国际台固定接收莫斯科一组、莫斯科二组、奥芬巴赫、内罗毕、塔什干、新西伯利亚、阿尔及尔、开罗的无线移频电传广播的气象资料，分5路传至区局通信台，除新疆使用外，转发北京和兰州。1964年9月至1966年10月新疆气象局在喀什建立国外气象资料接受台负责接受和侦听非洲、美州和西南亚洲的气象资料，直传乌鲁木齐，再转发北京和兰州。1981年4月撤消。

1985年，新疆气象局租用新疆邮电国际台收信设备，只接收苏联塔什干和新西伯利亚的国外无线移频电传气象广播。

1．6 计算机通信

1984年通信台与新疆气象局技术发展办公室在PC–1500袖珍计算机上开发了转报业务软件，配接口、适配器，编辑转发航空报，投入业务运行。同年，自治区气象局业务处和技术发展办公室在PC–1500袖珍机上研制通信业务工种报表统计程序和适配器。1985年12月，在全疆气象台站推广，使地面报和高空报自动发报问题得以解决。1985年，自治区气象局通信台在IBM–PC/XT微机上研制从自治区气象局到乌鲁木齐市电信局的电报交换系统（简称《WDQ》系统）1986年投入业务运行。

1986年下半年，在原《气象电报交换系统》系统的基础上，开始研制开发《乌鲁木齐32路气象电报交换系统》（UDJ）系统。于1989年7月投入准业务运行，1990年9月投入业务运行。其32路中低速交换接口及其通信软件全部自行研制开发，实现了到北京、兰州、各地州、军队等的自动电报通讯。组建了NOVELL（NETWARE）通讯局域网。

1．7 省级综合气象业务系统优化升级

1991年引进了SUN4–65工作站，在两台SUN工作站的Solaris平台上运行《省级综合气象信息处理系统》的全部子系统，使新疆省级气象预报业务的信息化水平上了一个新台阶，走在了全国的前列。

1994年新疆省级气象业务进行了较大规模的整合，启动了《新疆气象业务中心通信枢纽、天气会商室改造工程》，使得预报、通信、气候、遥感等业务通过信息网络初步纳入统一平台管理。通过以太网（ETHERNET TCP/IP）与NOVELL网（NETWARE）互联，实现了基本气象信息共享。省台与地市台及同城用户初步实现网络协议通讯，构成了全疆气象信息网络的框架。此外加强了省级业务系统的研发工作，开发研制了新通信业务及监控系统。（孙祥彬）

2 气象通信枢纽

2．1 “气象卫星综合应用业务系统”建设

“气象卫星综合应用业务系统”（代号为“9210工程”）是经国家计委批准的国家大中型工程项目，是中国气象部门九十年代的骨干工程，也是中国气象现代化建设的重要组成部分。该项目采用VSAT卫星通信（甚小天线地球站），计算机网络，分布式数据库，程控交换和人机交互处理等先进技术，建成卫星通信和地面通信相结合，以卫星通信为主的现代化气象信息网络系统，实现气象信息的快速传输，计算机网络化和气象信息的共享，从整体上提高气象业务和服务水平，是中国气象局统一计划、统一设计、统筹实施的新一代气象业务系统。于1993年2月开始实施，全部工程在1999年年底完成。

2．2 9210工程系统简介

系统建设的目的是为了在全国地（市）级以上气象部门建立一个VSAT通信为主、地面通信为辅的计算机局域网组成的广域网系统和话音系统。系统以气象信息的收集和分发、管理为主要业务，兼顾话音和批量数据业务。

卫星通信网络：由设置在北京中国气象局的一个通信主站、区域及省级站、三百多个地（市）级站以及一千多个单收站组成的覆盖全国气象部门的数据/话音卫星通信专用网。

计算机网络：是通过卫星通信网把全国地（市）级以上各级气象部门的局域网络连成一个集中控制、分级管理的计算机广域网，以加强数据的收集、处理、分发和监控能力。同时还建立分级分布式数据库和天气预报人机交互处理等系统，以满足气象业务应用的需求。

卫星话音网结构：为网状结构，各卫星话音站可与其它小站电话通信，同时可以通过调制解调器和次站进行一路数据通信。

卫星数据网结构：为星型结构，各数据小站只能和北京主站进行网络通信，任意两数据站通信必须经主站许可。卫星数据小站每天接收北京主站的气象广播资料，省台为80Ｍ字节，地州站为40Ｍ字节，同时可以向北京传输本地参加交换的各类实时气象观测资料。

PC–VSAT广播系统：PC–VSAT与卫星数据网综合集成的广播系统，是在卫星数据网已转入准业务运行，PCVSAT广播系统已在全国范围内大规模布点的基础上，将卫星数据网的双向功能同PCVSAT系统的高速广播功能相结合，构成优化的、非对称系统。

2．3 9210工程气象信息传输业务流程

⑴ 上行信息是指由各次站(区域级信息控制中心RICC和省级信息控制中心PICC)，各小站（地市级信息管理系统CIMS），通过VSAT网向主站（北京国家级信息控制中心NICC）传输的信息。上行信息包括：地面、高空观测资料、气候资料、卫星资料、雷达资料、农业气象资料、各级气象台需向下级台站分发的指导预报产品以及行政办公、业务管理等信息。

地（市）级以下气象站的上行信息传输：国家基本发报站（指县站）经邮电自动转报网或公用分组交换网发报的站，应将本站观测资料发至省级（PICC）信息控制中心，由PICC负责编辑和上传；经短波单边带数传（SSB）发报的站，应将本站观测资料传至SSB主台，由该台负责编辑，并按规定上传；一般站可经邮电转报网、分组网、短波单边带数传或省内辅助通信网等各种方式（由各省、区、市气象局自行确定），将本站观测资料传至或中转至省级PICC，由PICC负责编辑，并按规定上传；雷达站应采取有关方式（扩频微波或其它通信方式），将本站观测资料传至最近的地（市）级CIMS或省级PICC，由CIMS或PICC负责编辑，并按规定上传。在9210工程业务化后（即新老系统切换以后），气象部门原租用的电信部门专线电路撤消。地（市）级及以上各级的上行信息只通过VSAT网传至北京NICC。在VSAT系统工作正常情况下：CIMS、PICC、RICC的上行信息，通过VSAT网传至NICC。在VSAT系统工作异常时，按上述准业务运行的地面备份通信方式进行传输。

⑵ 下行信息是指由主站（NICC）向次站（RICC、PICC）和小站（CIMS）传输的信息。其下行信息内容包括：国内外常规和非常规观测资料（包括一般气象站的观测资料）、传真图资料、雷达资料、气象卫星资料、各级气象台指导预报产品、数值分析预报产品及其它信息等。

在VSAT系统正常工作情况下：由NICC将收集到的各类气象信息编排后，通过VSAT网络系统向RICC、PICC、CIMS分三组进行广播，区域中心、省级、地（市）级各为一组；在9210工程业务化后（即新老系统切换以后），现行地面网络将撤消；下行信息只通过VSAT通信网或备份网传输。 （孙祥彬）

2．4 通信数据库

9210工程在全国建立了四级分布式数据库系统（国家中心、区域中心、省、地）。1998年底，地（市）以上气象部门随9210业务系统配发了Sybase气象数据库管理系统，并在气象业务中运转。该数据库涵盖较广，包括了各类通信线路传输的天气、气候数据等，是一个实时数据库，天气数据保存一个月，气候数据保存一年。系统用户界面主要是针对气象通信业务，为其它用户提供查询、统计的功能比较单一。

2．5 新疆9210工程建设

1996年12月新疆气象局建立了VSAT次站及相应配套系统，实现了卫星话音站的电话通信和卫星数据站的计算机网络通信。9210工程业务化后，新疆的省级、地市级、县级卫星通信业务系统，分别由省级（PICC）、地市级（CIMS）、县级PC–VSAT单收站构成。地市级采用公用分组交换网（CHINAPAC）为地面备份手段，形成以卫星通信为主、地面通信为辅的，“天”、“地”合一的高可靠性系统。使中国气象局“七·五”、“八·五”期间建成的骨干项目的效益延伸到了新疆基层台站；为充分发挥省、地、县气象现代化建设水平提供了先进的技术手段；促进新疆各级台站的业务系统上了一个新的台阶，提高了气象服务的综合能力。

3 气象通信系统维护应用

3．1 网络建设

新疆气象业务中心计算机局域网始建立于1988年，当时是以两台Sun系列工作站为网络服务器，支持省级预报业务系统的业务运转，称为预报业务网络。1994年后又相继建立了通信计算机局域网、气候资料计算机局域网和面向地、州（市）的广域网服务系统，初步形成了省级气象信息网络系统结构。

3．2 业务网络

1996年区局计算机局域网以IBM小型机为主机和服务器进行网管，实现了全国范围内气象部门的卫星话音通信和卫星数据通信，两台IBM RS/6000小型机用于9210工程新疆区级系统的内网和外网管理，IBM8235拨号服务器用于远程拨号网络服务，IBM2210多协议路由器用于局域网和广域网的连接服务；2个IBM8224集线器用于9210设备内外网的连接等。9210计算机局域网与原业务中心的计算机网络互联，实现了现行业务网与9210网络的信息交换。

3．3 骨干网络

1998年根据9210工程新型气象基本业务的建设思路和发展战略，设计了新疆省级气象信息网络的结构，采用交换式快速以太网软、硬件技术组建省级气象信息综合业务网络。达到从主干交换机到各子网的交换设备可根据需求合理地分配带宽，充分利用快速/普通以太网技术特点，最大限度地发挥资金效益，保持气象业务应用需求与网络配置同步发展。

3．4 子网组成

建成后的新疆自治区气象局综合业务网络以主干网和若干支网组成。主干网连接在9210业务网、区局机关网、卫星遥感网、预报网、通信网、资料网、科研所网、人影网、业务中心办公网、对外服务网、装备中心和行政处网。

3．5 网络管理

区局综合业务网络采取网管系统管理，使网络的性能提高许多倍，实现了交换机端口的虚拟网划分（VLAN）和管理、端口监测、广播风暴控制、Web管理、远程监控、防火墙隔离、漫游分析端口、自我隔离等功能，避免因为单个关键节点问题而引起整个网络瘫痪。网络管理系统提供大中型网络所具有的虚拟网络功能，在用户不变动网络物理结构时，即可随意改变网络逻辑结构，调整实际配量，重新安排网络上的信息流量。

3．6 网络应用

经过网络改扩建工程，使得新疆的省级气象综合业务网络迈上新的台阶。基本气象业务、科研、行政办公、对外服务、各直属单位的数据共享和信息交流也进入了新的发展阶段。在省级网络建设的基础上，目前E–mail，FTP，WWW等Internet应用，各类办公项目及Intranet也进入了建设开发阶段，为新疆气象系统综合信息平台的建设奠定了坚实的基础。

新疆气象局信息网络示意图

4 气象通信系统开发

随着区气象局大院网络应用不断增加，局域网不但需要支持越来越多的连网用户，而且更要支持许多新型网络应用以满足气象业务不断发展的要求，因此现有网络面临着越来越大的压力，气象业务需要提供更强大、更灵活、更智能、更可靠的局域网的信息传输能力。新疆局在2004年对局大院网络进行了全面升级。

4．1 核心网络

核心网络连结新疆气象局大院中最重要的、业务集中的、信息需求量大的三座办公楼。核心网络中各节点之间采用高速网络连接，提供高带宽和冗余的数据传输，使用了高度可靠和具有容错能力的高端网络设备。核心网络采用网状结构，做到了任何时候都不会发生网络中断。

根据信息点集中、数量多、部门多、安全控制严格的要求，采用万兆多层核心交换机作为网络的主交换机，实现高速的网络数据交换能力。

4．2 边缘接入网络

边缘接入网由边缘交换机和现有各单位局域网接口组成，边缘交换机将局域网络系统接入骨干网络，并实现虚拟网络管理和第三层网络交换功能。选择标准的部门级交换设备实现用户桌面的百兆介入。

局大院骨干网络升级后，核心主干网络的数据传输率可达1000Mbps，用户接入网络速率在10/100/1000Mbps之间，解决了各业务单位网络间传输的“瓶颈”问题。同时，骨干网络承担各业务单位以及公用资源间的信息交换任务，解决大院内资源共享程度低和各单位重复建设的问题，提高了公用信息资源的共享程度与水平。

为加强大院网络的系统性和协调性，升级改造工程包括：骨干网核心与边缘交换机子系统、网络安全子系统、升级完善Internet子系统和网络管理子系统等。

4．3 网络物理结构

大院骨干网采用两级网络结构。网络主干层采用万兆多层核心交换机，第二层是用户接入层，采用安全智能三层交换机，通过千兆以太网模块上联至主干，下联至客户工作站。网管工作站、防火墙主机和路由器通过100M快速以太网端口直接与主干交换机相联。

从主交换机到分支交换机采用的是多模光纤，传输千兆以太网信息。从分支交换机到终端和分支交换机到分散的服务器采用五类或超五类网线，保证独享100M的带宽。

大院局域网约有1000个内部节点，均用于内部网络使用，内部网在防火墙的保护之内。若干个外部地址用于WWW服务器、E–MAIL服务器和FTP服务器，这些服务器设在接入广域网防火墙之外。

4．4 网络逻辑结构

为保证系统安全，网络在逻辑上被设置成了5个虚拟子网，其中4个子网分别对应通信和预报网、业务及办公网、气象信息服务网、社区服务网，保留一个隔离子网。4个业务网通过在核心交换机上设置的第三层交换功能来实现网间数据交换，隔离子网则与4个业务网完全隔离，达到5个虚拟逻辑子网在物理上是相互独立的，在不同的子网内，资源访问权限可以根据用户来进行分配。4个业务子网间的跨子网访问网络资源要经过第三层交换机，并可以通过IP地址过滤来提高网络的安全性。

4．5 骨干网络的网管系统

大院骨干网络的网管系统，对全网所有设备进行监控和管理。网管系统将路由器和交换机管理功能与基于Web的管理技术结合在一起，使网络中的各种资源得到有效的利用，维护网络的正常运行。当网络出现故障时能及时报告和处理，并协调、保持网络的高效运行，它们的功能已从单纯的配置管理扩展到设备和网络运行状况管理等多个方面。

4．6 防火墙

防火墙支持通信协议的状态检测及地址转换功能，具有防范攻击、“黑名单”过滤、流控、QOS、VPN等特性，提供统计分析功能和分级分类的详细日志，确保了内部网不受外界的干扰和破坏。

4．7 路由器

路由器支持SNA/DLSw、VoIP、QOS特性等，硬件采用模块化结构，在提供集成的高速以太网接口同时，通过可选模块进行网络配置，达到提高网络的性能的目的。

4．8 虚拟网络

大院骨干网络的VLAN可以按功能、部门或是应用领域进行逻辑上的划分，提供分段服务，每一个VLAN就是一个广播域，相当于大院网络中的一个子网，实现对广播风暴、访问权限、以及日常的网络控制等进行有效的管理。

4．9 移动式野外气象通讯保障系统

因为突发的气象灾害在时间、地点和灾害类型上的不确定性，在野外环境下工作的移动气象台，需要提供通信保障，要求在任何时间、任何地点都能达到信息（语音、数据）畅通。为此建立三套通讯系统，在有手机信号的情况下，可以采用CDMA无线上网的方式获取资料，在情况紧急又没有手机信号的情况下，可以通过海事卫星因特网接入系统获取资料，如果需要在灾区进行短时期的气象服务，可以建立移动式PC–VSAT（单收站）获取资料。

4．10 高性能计算机

新疆气象局购置的SGIAltix350计算机，是一台配置了32个1.5GHz的Intel Itanium2 的64位芯片和64GB内存的高性能服务器，每个1.5GHz处理器带有4MB L3高速缓存，在Altix350中配两个基本模块，两块系统盘，两块千兆网卡，可以根据需求将32个cpu的Altix350划分成两个不同子系统。SGIAltix350服务器采用的高带宽SGINUMAlink互连光纤设备使节点间信息传递的速度比传统标准的集群交换设备快200倍。