Environment 版 (精华区)

发信人: freexiaoyu (期盼), 信区: Environment
标  题: GIS网络的四种模式
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Oct 14 11:57:02 2006), 转信

    GIS(地理信息系统)建设首先是网络建设，网络在整个GIS项目中处于至关重要的地位。GIS应用与常规事务处理有很大不同，突出表现在巨大的数据量、复杂的处理方式、空间的分布性，以及对安全容错机制的要求上，网络设计必须满足：


    (1)网络性能高，传输速率快GIS处理对象以图形图像为主，数据量大，非常规类型。当用户较多时，网络传输繁重，容易造成网络阻塞，因而要求有足够带宽和灵活的传送技术。  


　　(2)Client/Server、Intranet结构，分布式数据处理GIS系统是一个有机组合的群体，通过网络将地理上分散、具有自治功能的多个计算机系统互联，实现信息交换、资源共享和协同工作。支持空间分布性、联机事务处理、多用户并发操作，是GIS网络基本特征。 

　　(3)多媒体数据同步传输GIS处理越来越多地涉及声音、动画、影视等多媒体数据，因此需要实现时间敏感数据的同步传输。 

　　(4)空间操作的复杂性，长型事务处理GIS基于空间数据的操作，例如图形修改、拓扑关系建立，都要求独占主机和网络资源，网络必须对此提供足够的支持，而且一旦操作失败，应具备容错和恢复等安全机制。 

　　(5)GIS网络构成复杂，涉及诸多硬件平台、操作系统、网络类型的综合集成GIS硬件平台从传统小型机到各种UNIX服务器直至流行的个人工作站，几乎包括了计算产品的各种类型，还有扫描仪、绘图仪、数字化仪、硬盘阵列等专用设备；GIS系统必须同时支持UNIX、NT、Windows95等操作系统及Web/Browser应用，其客户端、服务器、中间件、开发工具等产品种类繁多、性能各异；网络设备选择涉及集线器、交换机、路由器、远程访问服务器等各个方面；如何从实际出发，对计算资源进行合理选型与配置以发挥最佳效益，是GIS网络设计的关键所在。 

　　根据GIS上述特征，应采取结构化网络设计方式，进行细致的工作群组划分和网络分段，按照应用特点选择不同的网络技术，充分发挥各自优势；使用高性能服务器、交换机以提升网络主干性能。 

　　由于应用规模和实际需求不同，GIS网络设计存在较大差别，本文通过GIS小型快速共享局域网、中型交换式局域网、大型ATM企业园区网、大型千兆以太企业广域网四个实例，较为全面地介绍GIS网络建设的不同模式。 

　　一、GIS小型快速局域网

    系统主机为INTERGRAPH的Wintel三维图形工作站TD系列12台和1台 UNIX服务器。网络设备采用3Com SuperStack II Hub100快速以太网集线器，具有24个端口共享100Mb/s带宽，通过UTP连接为星型拓扑结构。11台TD-2工作站安装NT WS作为客户端，1台TD- 4安装NT Server作为服务器，接入交换机100Mb/s端口，配置NETBEUI、TCP/IP网络协议，进行域名服务、网络资源管理，通过PC NFS实现与UNIX服务器的数据传输。 

　　系统运行INTERGRAPH Client/Server结构GIS软件MGE，应用服务以MS SQL Server数据库作为后台支持。通过NT Server定义各个节点的网络地址、用户、共享应用程序、磁盘空间和各种外设(包括数字化仪、扫描仪、绘图仪、制版机等)，将GIS进程优化到网络上，实现数据输入、预处理、分色分版、修改和胶片制作等功能，完成大型地图产品输入、编辑、输出的一体化过程。 

　　●网络特点简单实用，易于建立，是低成本的GIS网络解决方案。但网络传输速率低，缺乏有效的管理和容错机制，适用于上网设备较少，对实时性、安全性要求不高的部门级应用。 

　　二、GIS中型交换局域网

    系统硬件包括20台UNIX工作站/服务器，30台PC工作站/服务器，以及扫描仪、绘图仪、网络打印机、数字化仪等各种外部设备，运行ARCINFO、EDARS、SYBASE分布式应用软件，进行国家级重大灾害的实时监测和快速反应。 

　　网络设计实施过程中，将网络资源按照其性能、用途划分为4个子网，网络中心采用Bay Accelar120 0路由交换机，连接3台3Com LinkSwitch3C16900桌面交换机，构成网络主干，将Sun Serv er450、SGI Origin2000、HP LH PRO300服务器和20台Sun、SGI、DEC工作站直接接入Accelar1200100M交换以太模块，40台PC及网络打印机、绘图仪、扫描仪等分别通过3Com L inkSwitch3C16900集线器构成独立的10M交换子网，再连到中心交换机上。 

　　Accelar1200具有8个插槽，可扩展至96个100M以太网端口，并支持千兆以太网。Accelar 1200将第三层交换与IP路由相结合，9Gb/s交换能力可满足大型GIS应用传输要求。为确保网络中枢安全性，提供冗余电源、后备模块甚至CPU处理单元，所有模块均可带电更换。通过Bay Optivity网管软件，Accel ar1200支持创建最多127个端口或协议的虚拟网划分，从而有效地提高网络灵活性。 

　　●网络特点采用业界先进的千兆以太网技术，大幅度提高网络主干速度；实现VLAN划分、智能管理、安全容错机制；网络资源多样，包括UNIX工作站/服务器，NT工作站/服务器，以及各种外部设备的互连，是较为典型的GIS局域网应用系统。 

　　三、GIS大型ATM企业园区网

    系统设计目标是建立一个企业骨干网络，将土地局分布在1平方公里范围内的三座办公楼局域网连接起来，组成分布式信息处理系统，为工程技术/管理人员构造高速率、高可靠性的计算环境，提供办公自动化服务和辅助决策支持。方案设计采用先进的ATM组网技术，通过局域网仿真达到较高性能，网络设计主要遵循以下原则： (1)大规模数据的高速传输，包括图形、图像及语音、视频等多媒体信息；(2)高度可靠性，提供安全的应用环境；(3 )良好的网络管理和可维护性，具有广泛的网络服务和管理功能；(4)实用性和先进性，方案所涉及的技术产品应具有先进成熟、稳定可靠、经济实用的特点，遵循开放原则，符合国际标准，具备灵活方便的网络连接及升级能力，有利于技术更新，动态保持最佳的性能价格比。 

　　网络中心采用Bay中心交换机System5000。System5000是高档骨干插槽式交换机，提供AT M连接、LAN仿真服务及智能网络管理，插入不同模板可以连接不同网络，如FDDI、快速以太、令牌环、千兆以太网。通过System5000 ATM网口，连接多台EtherCell10328-F ETHE/ATM交换机到各个子网，实现ATM到桌面的过渡方案-局域网仿真。主服务器Sun Server2000插入ATM网卡，以155Mb/ s速率连接到System5000的ATM端口上，提高网络总体吞吐量和服务性能，网络中心配置网管工作站，运行Ba y Optivity软件，管理整个网络并实现VLAN的划分。 

　　●主干网设计网络采用ATM技术与LAN Emulation相结合的方案。网络中心安装业界领先的Bay System5000交换机，三个Bay Ethercell ETHE/ATM交换机，以155M速率连接到Sys tem5000 ATM交换模块上，构成整个企业网的主干。各办公楼局域网分别连接到Ethercell ETHE/ ATM Switch，充分保护现有投资，提高设备利用率。Bay System5000具有9G/s的高速背板，插入Control Module、Switch Fabric Module、Link Module，以支持ATM 、LAN Emulation应用，System5000具备高可靠性，支持Hot Swap、冗余时钟、风扇设计、冗余电源等。 

　　二级交换机采用Bay Ethercell Switch10328-F，配合SystemM5000实现L AN Emulation，支持ATM Forum标准，提供以太网与ATM之间直接通信。10328-F具有12个 100Base-T端口与一个多模光纤口。光纤端口以155M连接到System5000，12个100Base-T 分别连接到各子网节点，实现Ethercell到ATM之间的交换。 

　　●网络特点网络产品的选择遵循高效率与可靠性原则，采用多膜光纤作为通信介质，保障高质量传输效果；通过Ba y Optivity网管软件以图形化方式管理监控整个网络状态；连接性和扩充性强，确保联入本网的任何结点之间的数据交流通畅，共享文件、数据、硬件外设等资源；System5000的模块化设计，可根据用户要求进行自由配置，升级简便易行，只要插入新的模块即可，由于采用星型布线、交换路由技术，扩大业务时，布线系统不作改动，充分保护已有投资，适应未来不断增长的需求。 

　　四、GIS大型千兆企业广域网

    国土规划信息系统是连接市规划局信息中心、市局各业务处室及五个下属分局的广域网系统，主要特点是物理位置分散、信息量大、网络安全要求高。为保证网络系统的高效运行，网络设计应该满足以下要求： (1)符合国际规范和标准，具有开放性；(2)网络容量满足规划局业务不断发展的需要，网络中避免出现通道瓶颈；(3 )具有良好的可靠性、安全性、互操作性和可扩充性。 

　　系统硬件平台采用UNIX、PC工作站/服务器，采用普通以太网作为末端类型，通过交换/路由设备与千兆主干网相连接。使用ARCINFO地理信息系统、Oracle数据库软件，支持分布式数据处理，在UNIX、NT系统下，实现数据访问、资源共享与应用分割，提供文件和打印服务，满足规划局办公自动化需求。 

　　具体网络设计实施中，应该把握规划局各级机构的物理分布、业务特点和数据流程，采取由上至下、由主至从的分层设计方法，针对不同层次特点使用不同的网络技术和产品，以获得最佳网络效益。根据各分局、市局业务管理、物理分布及网络设计经济实用原则等，将信息系统分解成七个局域子网，即市局子网、信息中心子网和五个分局子网，各子网拥有独立的应用服务器，市局和信息中心共享总服务器，各服务器之间通过网络系统与应用程序实时地保持数据一致性。 

　　系统组成如下：(1)千兆以太主干网络：连接市局服务器、市局各业务处室网各信息中心网的高速通道；(2)快速以太局域子网：市局各业务处室网、局信息中心网及五个分局子网；(3)DDN、PSTN广域子网：通过专用、公用通信线路实现市局、分局连接并提供对外服务。 

　　1.千兆以太光纤主干网国土规划信息系统主干网络在市局办公大楼中实施，连接两台Sun Ultra SPA RC Server4000服务器，包括市局各业务处室局域网和局信息中心局域网，是整个系统的中枢，其安全性能对于整个信息系统的高效运行至关重要，系统采用千兆以太网组建全局主干网络。因为千兆以太网具有下列优势：(1)满足大量 GIS图形数据的高速传输及多媒体应用的性能要求；(2)光纤介质抗电磁干拢，无泄漏，具有强保密性；(3)兼容普通 /交换以太网，保证投资的连续性。 

　　根据规划管理信息系统的网络要求，结合各部门的物理分布，采用下列措施具体实施千兆光纤主干网：(1)通过两台中心交换机Cisco Catalyst5000和多台千兆/快速以太网交换机Cisco Catalyst200 0构成千兆网主干，将服务器安装双网卡分别挂接到两台中心交换机上，增强服务器的吞吐能力，消除通信瓶颈，提高网络整体性能，服务器/交换机之间提供备份连接，不会因为一台设备的故障导致系统崩溃，为网络安全可靠性提供有力保证；(2 )对于局信息中心及市局各业务处室的局域子网，分别通过使用Cisco Catalyst2000交换机接入千兆主干网；(3)采用Cisco4000路由器、Cisco2511远程访问服务器连接广域网，为下属分局和外界机构连接主干网提供通路。 

　　2.局信息中心、市局各业务处室联网方案信息中心、各业务处室采用交换式快速以太网技术分别组建独立的局域子网，配置Sun150作为子网服务器，使各部门大部分信息在当地网络上传输和处理，减少主干网上的交通流量，提高了网络的整体性能。对于某些有大量数据传输要求的用户节点(高档图形工作站和网管工作站)通过中心交换机直接接入千兆光纤主网，一般节点通过Catalyst2000交换机进入主干网，获得10Mb/s的传输速率。各传输通道可以通过交换机/配线架随意改变在整个大厦的物理分布，以适应局信息中心和市局各业各处室对快速通道的要求。 

　　3.分局子网系统由于分局业务拥有独立的工作区域，数据来源和管理对象，因而组成各自局域子网系统。由于分局的业务处理量不大，结点数较少，采用Sun150服务器、Cisco2514路由器和Catalyst2000交换机的硬件配置可以满足需求。 

　　4.广域网系统广域网系统以电讯线路方式来实现市局主干网与各分局局域子网的远程连接。每个局域子网使用远程路由器，租用专用高速通信线路(DDN)或公共数据交换网(X.25)来实现和市局主干网的连接。在市局主干网安装中心路由器Cisco4000，在各个分局子网中各安装分支路由器Cisco2514，使分局子网与市局主网实现互访，通过在市局安装Cisco2511远程接入路由器和Modem Pool，向用户提供电话线拨号访问服务。 

　　●网络特点整个系统是由市局服务器、信息中心局域子网、市局业务处室局域子网、五个分局局域子网组成的分布式联机事务处理综合性广域网络系统；通过千兆以太主干网提供较高的传输速率，满足GIS特殊处理的需要；通过DDN专线实现总局与分局的数据共享与业务交互，通过PSTN远程拨号接入向广大用户提供城市规划信息服务。 


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