数字城市集成建设的探讨

      中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-0504(2003)06-0016-05

      数字城市是指将城市规划与管理过程中涉及的城市空间信息、各部门的专题信息、城 市社会经济统计数据等，以数字的形式进行采集、管理、整合或挖掘，为社会公众提供 快速、准确、充分的信息服务，为政府宏观决策、科学研究和科学管理提供依据的计算 机信息系统[1]。20世纪90年代以来，数字城市已成为城市信息化建设的热点和前沿， 涌现出大量的研究论文和研究报告[2-7]。但就目前的研究现状来看，大都是对数字城 市建设过程中所涉及的各种技术的逐一分析，对于数字城市建设的总体架构及就当前的 各种先进技术之间、城市原有的信息资源之间，特别是二者之间如何集成建设的问题却 少有研究。事实上，数字城市的应用具有分布式的特点，采用系统集成的策略与技术进 行建设是至关重要的，它对于整合城市现有的信息资源，实现功能共享，提高系统的整 体利用率，降低系统复杂性，保持系统一致性具有重要意义[8]。本文拟就数字城市建 设中的网络、应用和数据的集成问题作初步探讨。

      1 网络集成

      通信网络是数字城市的最基础设施之一。数字城市的应用领域之广泛、跨越空间之广 阔，数据量之大，使其通信网络建设必须考虑到传输速度、灵活性、可扩充性及支持分 布式数据库等因素[9]。目前我国大部分城市建立了城域网，各单位也有独立的局域网 ，如何最大限度地利用网络资源，整合已有的通信设施，建立起符合数字城市应用要求 的通信网络，是数字城市建设中一个很重要的基础性问题。

      根据城市目前的网络化水平和数字城市应用的特点，数字城市建设中的网络集成应按 照集中与分布相结合、建设与改造相结合的原则，同时还要有一定的前瞻性。集中与分 布相结合，就是对于一些基础性应用要建立新的信息中心，由信息中心统一管理与维护 ；而对于一些专题性应用，则要由各个职能部门的专业信息中心管理。建设与改造相结 合是指除建设新的通信设施外，还要充分利用现存的通信资源并对其升级、更新、整合 ，使之符合数字城市的应用要求。基于数字城市建设是一个系统工程，建设完成以后具 有相对的稳定性，因此，集成过程中应充分考虑到以后应用的需要并采用先进的网络技 术而保持系统的先进性。根据上述原则，本文分别对数字城市各层网络结构提出了集成 方案(图1)。

      

      图1 数字城市网络集成示意

      Fig.1 Integration network of digital city

      1.1 骨干网络集成

      骨干网络是数字城市网络的主干部分，它连接着数字城市的基础应用(数据中心)与各 个专题应用(土地、规划、交通、环境等市级部门)，承担着大量的数据传输任务。基于 以上特点，骨干网络宜采用ATM(异步传输模式)技术，敷设专用光纤，采用相应的网络 拓扑结构，实现骨干网的网络互联。ATM采用统计时分复用的方式来进行数据传输，一 个数据连接只在有数据传输时才被分配时隙进行传输，而没有数据需要传输时，则不占 用带宽。从本质上，ATM网络提供了一种“点到点”的传输，它传输的数据不是帧，而是 固定长度的信元，其交换的延时较小。在ATM网络中，通信双方可以建立PVC或SVC通道进 行传输，信元中包含的不是目的地址，而是目的路径，因此，ATM网络在传输突发数据方 面具有很好的优势[10]。由于空间分析涉及的数据量大并且具有突发性的特点，因此， 骨干网建设宜采用ATM技术来进行集成。同时它能通过局域网仿真来实现与传统局域网的 互操作，有利于保护城市中已有的通信设施与网络资源。

      1.2 数据中心网络集成

      数据中心是数字城市的一个最基本层次，它为数字城市应用提供最基本的数据保障。 考虑到数据中心的海量数据存取及管理的特点，数据中心的网络建设要考虑到如下因素 ：1)中心要能提供高带宽、低延时的数据存取服务；2)要考虑到突发事件的影响，中心 应建立容错网络，避免出现应用停止的状况；3)中心要考虑数据备份方案。因此，为使 数据中心的网络建设满足高传输带宽和数据备份的要求，中心数据库集群服务器之间和 应用服务器、Web服务器之间应采用光纤连接，并引进存储区域网络(SAN)来进行集成。 存储区域网络是利用较低的存储成本和高速网络来建造快速、高度可用的系统，用于存 储和检索大量的数据，其应用具有扩充方便、数据可用性高(可利用数据库系统的并发 控制机制让多用户同时使用数据)、降低存储成本等特点。它是为了提高系统I/O的性能 ，把存储设备从数据网中分离出来，使用高速网络技术为存储设备组建一个专用存储网 络，将存储设备作为网络的节点而直接连接到这个网络上。它与传统的存储方式相比， 具有很大的优越性：隔离存储流量，不占用数据网的通信资源，既提高数据网的效率， 又提高存储速度。利用存储区域网络对存储设备进行整合，可以支持更多的应用并且降 低存储管理成本，实现异地备份(与镜像数据中心最远距离可达10km)及多种平台存储器 系统的可用性与功能共享[11-14]。此外，数据中心的网络集成还应考虑建立冗余链路 来实现网络的容错，以防止整个系统突然瘫痪或停止运转。