雅礱江流域測震臺網中心網絡通信系統設計思路與部署情況簡介

諶 亮,宋 澄,景 晟,徐志勇,王余偉,蔡一川,吳 朋

(四川省地震局，四川 成都 610041)

雅礱江流域測震臺網中心網絡通信系統設計思路與部署情況簡介

諶 亮,宋 澄,景 晟,徐志勇,王余偉,蔡一川,吳 朋

(四川省地震局，四川 成都 610041)

雅礱江流域水庫誘發地震監測臺網是四川省首個按全流域規劃設計的，臺網中臺站間的信息通訊方法采用了衛星、CDMA、SDH等多種通信鏈路聯合組網形式，實現了臺站的數據實時傳輸，同時給臺網中心網絡通信系統設計與部署帶來挑戰。本文針對這些問題，結合系統需求，簡要介紹臺網中心網絡通信系統設計思路與實現方式。

臺網中心；通信系統；IPStar衛星；CDMA；SDH

雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統由38個野外測震臺、7個中轉匯集站和1個流域水庫誘發地震臺網中心組成。技術系統是由固定地震臺站子系統、地震數據匯集中繼子系統和地震數據收集處理子系統三個主要部份組成。固定地震臺站系統通過有線或無線方式將數字信號從臺站傳送至地震數據匯集中繼系統或直接傳送到臺網中心。匯集中繼子系統則是將接收到的臺站數據進行匯集后，通過有線傳輸方式將數據傳回臺網中心。中心數據收集處理子系統主要完成數據收集、檢查、存儲、交換與處理等功能，它需要通過中心網絡系統直接或間接與臺站實現通信，同時還需要通過中心網絡系統連接四川省地震行業專網實現臺站數據實時共享。因此，雅礱江流域測震臺網中心網絡系統無疑是整個流域水庫地震監測系統的核心技術系統之一。本文將結合系統總體需求和建設目標，簡要闡述雅礱江流域測震臺網中心網絡系統的設計思路與部署方式。

1 需求分析

雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統的需求分析按照系統初步設計方案進行。首先,雅礱江流域測震臺網中心網絡通信系統是整個監測系統的骨干網絡平臺，向下直接或經匯集中繼節點間接連通各臺站，實現臺站實時地震波形數據接收，橫向需要連接四川省地震行業專網實現各臺站實時數據流共享，對內保證各數據收集、存儲及處理子模塊主機間高速互聯，實現臺網中心數據快速交換。其次，在雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統初步設計中，為實現臺網總體監測能力目標，滿足臺網臺站布局需要，臺站通信鏈路選擇靈活性就受到了極大的限制，為了降低限制的程度，我們選用了包含CDMA、SDH、IPStar衛星、超短波、MDS數傳電臺等多種通信手段作為臺站數據通信鏈路(參見圖1)，而臺網中心網絡通信系統必須實現上述各類臺站通信接入。其次，整個雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統要按照國家監測臺網運行管理規范需要，實現臺站數據實時運行率高于95%，并且臺網中心運行率高于99%的設計目標。最后，面對雅礱江全流域水電資源的梯級開發，需要有一個具備適當的擴展能力，能夠滿足監測系統在可以預見未來的擴容需求。

圖1 雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統臺站通信鏈路示意

2 設計思路與技術難點

圖2 IPStar衛星通信鏈路臺站數據傳輸示意

為實現上述設計目標，要求在總體性能先進適當超前的總體設計思想下，雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統中的臺網中心網絡通信系統，應具備較高的多數據業務接入兼容性、冗余性、可靠性、以及可擴展性，這也引出了如下技術難點：(1)多業務接入能力。臺站采用CDMA、SDH、IPStar衛星等多種通信鏈路時，在中心端采用的通信鏈路物理接口協議往往是不同的，為實現它們的不同接口需求，需要在臺網中心核心路由器上配置以太、E1/T1等多種廣域網接口模塊，這樣才能夠實現與多種通信鏈路運營商終端設備的連接。(2)核心路由器熱備份。為滿足中心99%運行率要求，中心網絡通信系統核心路由器不僅需要配置雙電源供電，還需要使用虛擬路由冗余協議(VRRP協議)以便保持核心路由器的熱備份，提高系統冗余度。(3)網絡地址兼容。四川地震行業專用網在用的IP為10.51.0.0/16，網段私有地址由中國地震局行業網統一規劃，而IPstar衛星終端IP采用10.0.0.0/8網段私有網絡地址，這樣就極有可能造成系統內IP地址沖突，隨時威脅系統穩定性。為此需要在IPstar衛星終端與核心路由器間，利用通用路由協議封裝(GRE)隧道，將可能沖突的IP地址封裝為根據臺網拓撲機構規劃設計的可用IP地址，一勞永逸地解決地址兼容性問題。不僅如此，通過GRE隧道，子臺全部采用OSPF動態路由也能夠為系統全網路由表管理帶來了極大便利(參見圖2)。

3 系統建設部署

3．1 設備選型與配置

在雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統中，臺網中心網絡通信系統設備選型在滿足中心網絡平臺總體設計需求的同時，還要兼顧設備性價比和投資保護性。基于這些方面的考慮，全部網絡設備均選取國際知名廠商的成熟可靠設備，所有設備均滿足企業級網絡匯聚中心可靠性要求。為實現不同通信鏈路的各種接口數據通信需求，在臺網中心核心路由器上配置有以太、E1/T1等多種廣域網接口模塊，并且保留有可擴展接口。在這些前提下，按照地震臺網中心運行率要求高，特別針對中心核心路由器還要配置有熱備份備機，這樣才能夠保障臺網中心網絡在核心路由器癱瘓產生最壞情況下，系統能夠得到最快速的恢復。臺網中心網絡通信系統設備配置參見表1。

表1 臺網中心網絡通信系統設備配置

圖3 臺網中心網絡通信系統主/備核心路由器

圖4 臺網中心網絡通信系統核心交換機

3．2 網絡通信系統部署

雅礱江流域下游梯級水庫誘發地震監測系統臺網中心網絡通信系統部署工作任務主要包含：局域網絡IP分配與核心設備部署，IP Star衛星鏈路接入配置，CDMA VPDN鏈路接入配置，SDH鏈路接入配置以及四川省地震行業專網互連互通等。

(1) 中心局域網絡部署。臺網中心局域網中心是數據接收、分發、存儲及分析處理的核心平臺，為實現海量地震數據快速穩定且可靠傳輸，我們不僅提前按照主機分類(如網絡設備、數據服務器、數據終端等)劃定IP地址池，并且將已經接入核心交換機各個設備完成網口MAC地址與端口綁定，這將大大提高局域網絡安全性與管理性(參見圖5)。

(2) IPStar衛星鏈路接入。IPStar衛星通信系統中，為了增大衛星的容量和功能，避免因星上數據處理設備換代而導致衛星很快落伍，該衛星系統所使用的諸如數據交換、路由功能等復雜技術，全部交由地面關口站完成。因此首先必須完成臺網中心與關口站間網絡連接。本項目中，使用120歐姆阻抗雙絞線纜連接核心路由器GigabitEthernet0/1端口實現網絡互連。接口參數配置如下：

interface GigabitEthernet0/1(接口名稱與編號)

description TO-WTguangzhouguankouzhan (描述“衛通廣州關口站”)

ip address 10.182.48.82 255.255.255.252(接口IP地址)

duplex auto

speed auto

media-type rj45

同時為了加強對衛星臺站的維護管理，保障衛星臺站IP地址與其余臺站的一致性和可規劃性，有效避免網內IP地址沖突，在核心路由器與衛星臺站衛星路由器之間采用了GRE隧道技術重新封裝臺站IP數據包，實現了臺站衛星路由器和數據采集采用IP地址的統一規劃，為臺站設備遠程狀態查詢和維護提供方便。示例配置如下：

interface Tunnel101(隧道名稱與編號)

description TO-MSL(隧道描述“到蔑絲螺臺”)

ip address 172.16.2.5 255.255.255.252(隧道IP地址)

tunnel source 10.182.48.82(隧道發起接口IP地址)

tunnel destination 10.174.232.113(隧道對端接口IP地址)

(3) CDMA VPDN鏈路接入。CDMA VPDN通信鏈路中，臺站通過無線數據網絡(2G/3G/4G)撥號，經運營商局端PDSN后，與臺網中心核心路由器(LNS)建立L2TP隧道實現VPDN通信，因此完成臺網中心與局端PDSN間網絡連接同樣是先決條件。本項目中，使用75歐姆阻抗同軸線纜連接核心路由器Serial1/3:3端口實現網絡互連(參見圖6)。

接口參數配置如下：

interface Serial1/3:3(接口名稱與編號)

description TO-CDMA-VPDN(描述“CDMA VPDN接入鏈路”)

ip address 10.232.170.158 255.255.255.252(接口IP地址)

encapsulation ppp

L2TP隧道建立配置如下：

vpdn-group L2TP

! Default L2TP VPDN group

accept-dialin

protocol l2tp

virtual-template 1

local name cdettw.vpdn.sc (核心路由器VPDN撥號域名)

lcp renegotiation always

l2tp tunnel hello 30

l2tp tunnel password 0 ettwtunnel(L2TP隧道密碼ettwtunel)

圖5 臺網中心局域網絡拓撲結構

圖6 CDMA VPDN數據傳輸示意

(4) 行業專網互聯互通。為保障臺網數據共享穩定高效，使用SDH光纖有線專網連接四川數字測震臺網中心，物理連接線纜為75歐姆阻抗同軸電纜，具體配置如下：

interface Serial1/0:0(接口名稱與編號)

description TO-SCTW-INT-S2/0.1/1/1/1:0(接口描述，備注對端接口編號)

ip address 172.16.254.2 255.255.255.252(接口IP地址)

encapsulation ppp(二層封裝協議PPP)

4 結束語

雅礱江流域下游水庫誘發地震監測系統因地制宜，采用了衛星、CDMA、數傳電臺、SDH和超短波等多種通信方式聯合組網，實現了38個臺站的數據實時傳輸目標。隨著四川水電資源進一步開發，后續水庫誘發地震監測臺站通信鏈路選擇必將越發多樣化，臺網中心網絡通信系統設計中面臨的問題也會隨之增加，這里提出的設計思路與部署方案能夠為今后的相關工作提供一定的參考。

[1] 褚孝遠,韓進,杜瑤,等.雅礱江流域下游梯級水庫地震臺網監測能力驗證[J].華南地震,2015,35(1):57-61.

[2] 杜瑤.雅礱江流域下游水庫誘發地震監測系統簡介[J].四川地震，2012(4):42-45.

[3] 方海鷹.CDMA網絡工程設計[M].北京：電子工業出版社,2005.

[4] 諶亮.CDMA VPDN構建IP數字測震臺網[J].地震地磁觀測與研究，2008,29(1):69-76.

TheDesigningandDeploymentfortheNetworkCommunicationSystemoftheInducedEarthquakeMonitoringCenteroftheYalongjiangRiver

CHEN Liang, SONG Cheng, JING Cheng，XU Zhiyong, WANG Yuwei CAI Yichuan，WU Peng

(Sichuan Earthquake Agency, Sichuan Chengdu 610041, China)

The Dam Induced Earthquake Monitoring Network of the Yalongjiang River is designed for the reservoir induced earthquake monitoring in Sichuan Province. The real-time seismic data transmission among these seismic stations includes the communication link unite networks of the satellite, CDMA, SDH and other. The design for these data transmission among different requirements is a challenge. We put forward the solution for more and more complicated problems in the network communication system.

Seismic Network Center; Communication System; IPStar satellite; CDMA; SDH

P315.69

:B

:1001-8115(2017)03-0025-05

2016-11-14

諶亮(1982-)，四川省眉山市人，2004年7月畢業于電子科技大學，主要從事數字測震臺網的建設與維護運行.

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.03.006