雅砻江流域测震台网中心网络通信系统设计思路与部署情况简介

谌 亮,宋 澄,景 晟,徐志勇,王余伟,蔡一川,吴 朋

(四川省地震局，四川 成都 610041)

雅砻江流域测震台网中心网络通信系统设计思路与部署情况简介

谌 亮,宋 澄,景 晟,徐志勇,王余伟,蔡一川,吴 朋

(四川省地震局，四川 成都 610041)

雅砻江流域水库诱发地震监测台网是四川省首个按全流域规划设计的，台网中台站间的信息通讯方法采用了卫星、CDMA、SDH等多种通信链路联合组网形式，实现了台站的数据实时传输，同时给台网中心网络通信系统设计与部署带来挑战。本文针对这些问题，结合系统需求，简要介绍台网中心网络通信系统设计思路与实现方式。

台网中心；通信系统；IPStar卫星；CDMA；SDH

雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统由38个野外测震台、7个中转汇集站和1个流域水库诱发地震台网中心组成。技术系统是由固定地震台站子系统、地震数据汇集中继子系统和地震数据收集处理子系统三个主要部份组成。固定地震台站系统通过有线或无线方式将数字信号从台站传送至地震数据汇集中继系统或直接传送到台网中心。汇集中继子系统则是将接收到的台站数据进行汇集后，通过有线传输方式将数据传回台网中心。中心数据收集处理子系统主要完成数据收集、检查、存储、交换与处理等功能，它需要通过中心网络系统直接或间接与台站实现通信，同时还需要通过中心网络系统连接四川省地震行业专网实现台站数据实时共享。因此，雅砻江流域测震台网中心网络系统无疑是整个流域水库地震监测系统的核心技术系统之一。本文将结合系统总体需求和建设目标，简要阐述雅砻江流域测震台网中心网络系统的设计思路与部署方式。

1 需求分析

雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统的需求分析按照系统初步设计方案进行。首先,雅砻江流域测震台网中心网络通信系统是整个监测系统的骨干网络平台，向下直接或经汇集中继节点间接连通各台站，实现台站实时地震波形数据接收，横向需要连接四川省地震行业专网实现各台站实时数据流共享，对内保证各数据收集、存储及处理子模块主机间高速互联，实现台网中心数据快速交换。其次，在雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统初步设计中，为实现台网总体监测能力目标，满足台网台站布局需要，台站通信链路选择灵活性就受到了极大的限制，为了降低限制的程度，我们选用了包含CDMA、SDH、IPStar卫星、超短波、MDS数传电台等多种通信手段作为台站数据通信链路(参见图1)，而台网中心网络通信系统必须实现上述各类台站通信接入。其次，整个雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统要按照国家监测台网运行管理规范需要，实现台站数据实时运行率高于95%，并且台网中心运行率高于99%的设计目标。最后，面对雅砻江全流域水电资源的梯级开发，需要有一个具备适当的扩展能力，能够满足监测系统在可以预见未来的扩容需求。

图1 雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统台站通信链路示意

2 设计思路与技术难点

图2 IPStar卫星通信链路台站数据传输示意

为实现上述设计目标，要求在总体性能先进适当超前的总体设计思想下，雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统中的台网中心网络通信系统，应具备较高的多数据业务接入兼容性、冗余性、可靠性、以及可扩展性，这也引出了如下技术难点：(1)多业务接入能力。台站采用CDMA、SDH、IPStar卫星等多种通信链路时，在中心端采用的通信链路物理接口协议往往是不同的，为实现它们的不同接口需求，需要在台网中心核心路由器上配置以太、E1/T1等多种广域网接口模块，这样才能够实现与多种通信链路运营商终端设备的连接。(2)核心路由器热备份。为满足中心99%运行率要求，中心网络通信系统核心路由器不仅需要配置双电源供电，还需要使用虚拟路由冗余协议(VRRP协议)以便保持核心路由器的热备份，提高系统冗余度。(3)网络地址兼容。四川地震行业专用网在用的IP为10.51.0.0/16，网段私有地址由中国地震局行业网统一规划，而IPstar卫星终端IP采用10.0.0.0/8网段私有网络地址，这样就极有可能造成系统内IP地址冲突，随时威胁系统稳定性。为此需要在IPstar卫星终端与核心路由器间，利用通用路由协议封装(GRE)隧道，将可能冲突的IP地址封装为根据台网拓扑机构规划设计的可用IP地址，一劳永逸地解决地址兼容性问题。不仅如此，通过GRE隧道，子台全部采用OSPF动态路由也能够为系统全网路由表管理带来了极大便利(参见图2)。

3 系统建设部署

3．1 设备选型与配置

在雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统中，台网中心网络通信系统设备选型在满足中心网络平台总体设计需求的同时，还要兼顾设备性价比和投资保护性。基于这些方面的考虑，全部网络设备均选取国际知名厂商的成熟可靠设备，所有设备均满足企业级网络汇聚中心可靠性要求。为实现不同通信链路的各种接口数据通信需求，在台网中心核心路由器上配置有以太、E1/T1等多种广域网接口模块，并且保留有可扩展接口。在这些前提下，按照地震台网中心运行率要求高，特别针对中心核心路由器还要配置有热备份备机，这样才能够保障台网中心网络在核心路由器瘫痪产生最坏情况下，系统能够得到最快速的恢复。台网中心网络通信系统设备配置参见表1。

表1 台网中心网络通信系统设备配置

图3 台网中心网络通信系统主/备核心路由器

图4 台网中心网络通信系统核心交换机

3．2 网络通信系统部署

雅砻江流域下游梯级水库诱发地震监测系统台网中心网络通信系统部署工作任务主要包含：局域网络IP分配与核心设备部署，IP Star卫星链路接入配置，CDMA VPDN链路接入配置，SDH链路接入配置以及四川省地震行业专网互连互通等。

(1) 中心局域网络部署。台网中心局域网中心是数据接收、分发、存储及分析处理的核心平台，为实现海量地震数据快速稳定且可靠传输，我们不仅提前按照主机分类(如网络设备、数据服务器、数据终端等)划定IP地址池，并且将已经接入核心交换机各个设备完成网口MAC地址与端口绑定，这将大大提高局域网络安全性与管理性(参见图5)。

(2) IPStar卫星链路接入。IPStar卫星通信系统中，为了增大卫星的容量和功能，避免因星上数据处理设备换代而导致卫星很快落伍，该卫星系统所使用的诸如数据交换、路由功能等复杂技术，全部交由地面关口站完成。因此首先必须完成台网中心与关口站间网络连接。本项目中，使用120欧姆阻抗双绞线缆连接核心路由器GigabitEthernet0/1端口实现网络互连。接口参数配置如下：

interface GigabitEthernet0/1(接口名称与编号)

description TO-WTguangzhouguankouzhan (描述“卫通广州关口站”)

ip address 10.182.48.82 255.255.255.252(接口IP地址)

duplex auto

speed auto

media-type rj45

同时为了加强对卫星台站的维护管理，保障卫星台站IP地址与其余台站的一致性和可规划性，有效避免网内IP地址冲突，在核心路由器与卫星台站卫星路由器之间采用了GRE隧道技术重新封装台站IP数据包，实现了台站卫星路由器和数据采集采用IP地址的统一规划，为台站设备远程状态查询和维护提供方便。示例配置如下：

interface Tunnel101(隧道名称与编号)

description TO-MSL(隧道描述“到蔑丝螺台”)

ip address 172.16.2.5 255.255.255.252(隧道IP地址)

tunnel source 10.182.48.82(隧道发起接口IP地址)

tunnel destination 10.174.232.113(隧道对端接口IP地址)

(3) CDMA VPDN链路接入。CDMA VPDN通信链路中，台站通过无线数据网络(2G/3G/4G)拨号，经运营商局端PDSN后，与台网中心核心路由器(LNS)建立L2TP隧道实现VPDN通信，因此完成台网中心与局端PDSN间网络连接同样是先决条件。本项目中，使用75欧姆阻抗同轴线缆连接核心路由器Serial1/3:3端口实现网络互连(参见图6)。

接口参数配置如下：

interface Serial1/3:3(接口名称与编号)

description TO-CDMA-VPDN(描述“CDMA VPDN接入链路”)

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拨号域名)

lcp renegotiation always

l2tp tunnel hello 30

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

图5 台网中心局域网络拓扑结构

图6 CDMA VPDN数据传输示意

(4) 行业专网互联互通。为保障台网数据共享稳定高效，使用SDH光纤有线专网连接四川数字测震台网中心，物理连接线缆为75欧姆阻抗同轴电缆，具体配置如下：

interface Serial1/0:0(接口名称与编号)

description TO-SCTW-INT-S2/0.1/1/1/1:0(接口描述，备注对端接口编号)

ip address 172.16.254.2 255.255.255.252(接口IP地址)

encapsulation ppp(二层封装协议PPP)

4 结束语

雅砻江流域下游水库诱发地震监测系统因地制宜，采用了卫星、CDMA、数传电台、SDH和超短波等多种通信方式联合组网，实现了38个台站的数据实时传输目标。随着四川水电资源进一步开发，后续水库诱发地震监测台站通信链路选择必将越发多样化，台网中心网络通信系统设计中面临的问题也会随之增加，这里提出的设计思路与部署方案能够为今后的相关工作提供一定的参考。

[1] 褚孝远,韩进,杜瑶,等.雅砻江流域下游梯级水库地震台网监测能力验证[J].华南地震,2015,35(1):57-61.

[2] 杜瑶.雅砻江流域下游水库诱发地震监测系统简介[J].四川地震，2012(4):42-45.

[3] 方海鹰.CDMA网络工程设计[M].北京：电子工业出版社,2005.

[4] 谌亮.CDMA VPDN构建IP数字测震台网[J].地震地磁观测与研究，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

谌亮(1982-)，四川省眉山市人，2004年7月毕业于电子科技大学，主要从事数字测震台网的建设与维护运行.

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.03.006