福建地震预警工程网络设计与应用

摘 要：国家地震烈度速报与预警工程是一项旨在建立全国范围的地震烈度速报与预警观测网络的重大项目。福建地震预警工程作为一个子项目，涵盖台站观测、数据处理、信息服务、通信网络等体系，其中，通信网络作为该项目的重要组成部分，全力保障地震预警网安全可靠运行，为公众提供及时、准确的地震预警信息。该文主要介绍福建地震预警工程网络设计原则、核心网络建设方案以及省中心网络路由规划，同时给出预警区域中心网络建设的技术方案，最后介绍预警网络建成后的运行情况。福建地震预警工程提升了福建省紧急地震信息的发布能力，丰富了防震减灾公共服务产品，增强了信息服务的能力。

关键词：地震预警；MPLS-VPN；网络设计；堆叠技术；防震减灾

中图分类号：P315.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）27-0147-04

Abstract： The National Earthquake Intensity Rapid Reporting and Early Warning Project is a major project aimed at establishing a nationwide earthquake intensity rapid reporting and early warning observation network. As a sub project， the Fujian earthquake early warning project covers station observation， data processing， information services， communication networks， and other systems. Among them， the communication network is an important component of the project， fully ensuring the safe and reliable operation of the earthquake early warning network and providing timely and accurate earthquake early warning information to the public. This paper mainly introduces the network design principle of Fujian earthquake early warning project， the construction scheme of core network and the network routing planning of provincial center， and gives the technical scheme of the construction of early warning regional center network. Finally， the operation of the early warning network is introduced. Fujian earthquake early warning project has enhanced the release ability of emergency earthqua13a0b3a5f173f206fade8d9d0f998d3eke information in Fujian Province， enriched the public service products for earthquake prevention and disaster reduction， and enhanced the ability of information service.

Keywords： earthquake early warning; MPLS-VPN; network design; stacking technology; earthquake prevention and disaster reduction

地震灾害尤其是强震对社会公共安全构成严峻挑战，我国以占世界7%的国土承受全球33%的大陆强震，地震多发，震灾风险大，给经济社会发展和人民生命财产带来严重威胁。国家地震烈度速报与预警工程利用电磁波传播速度远快于地震波传播速度的原理，建设地震预警和烈度速报系统。在破坏性地震波到达之前，向公众和相关机构发布预警信息。这有助于公众及时采取避震措施，减少人员伤亡；同时，也能为高铁、核电等重大工程提供紧急处置的时间窗口，减轻地震对这些关键设施的影响[1]。

此外，地震烈度速报系统能够快速判断重灾区位置和灾情分布，为指挥抗震救灾工作提供依据。在地震发生后，系统能够迅速评估地震的影响范围和程度，为救援力量的调配和救灾工作的开展提供科学依据。

最后，国家地震烈度速报与预警工程的实施是我国提高灾害监测预警和风险防范能力的重要举措，符合习近平总书记关于加强灾害监测预警和风险防范能力建设的要求，是落实海峡西岸经济可持续发展战略的需要。通信网络作为国家地震烈度速报与预警工程福建预警子工程的核心组成部分，为福建地震预警网保驾护航，及时为政府和公众提供关于地震影响范围和程度的准确信息，最大限度地保护人民生命财产安全。

1 福建预警工程网络设计原则

国家地震烈度速报与预警工程中通信网络是完全新建的，与传统的地震行业网物理隔离，因此在规划设计整个福建预警工程网络时，必须充分考虑网络的超前性与实用性、安全性和可靠性、可管理性与扩展性等原则[2]，下面将分别介绍几项原则。

1.1 超前性与实用性结合

网络技术发展迅猛，如果设备缺乏先进性，设备可能很快落后甚至被淘汰，但也不能过分超前，以避免造成投资的浪费，因此在系统设计和技术路线选型上应采用业界公认成熟并被广泛应用的技术，降低系统实施风险。为此，在网络建设中，需注意超前性与实用性结合，确保投资有效，使之能真正发挥出相应的作用。

1.2 安全性与可靠性

在网络系统建设中，安全性是整个网络建设中的重中之重，要通过各种技术确保系统应用的安全性。同时，要求网络系统本身具有高度的可靠性和连续可用性，核心网络必须保证双机热备以及双链路双运营商互备，从而避免单点故障引起预警网络宕机，这样才能保证预警核心业务不因网络故障导致系统无法连续稳定的运行。

1.3 可管理性与扩展性

网络管理是一个后期运维非常重要的事项，在网络建设中对网络可管理是一项重要的应用原则，通过选择全网的可管理性软件，从而实现全网纳管，减少运维难度和成本变得相当重要。与此同时，网络系统建设不但需要能够满足当前需要，随着后续企业规模的扩大、技术的发展，未来网络需要承载更多的业务及提供更多的优质服务。所以，网络的可扩展性是网络建设中必须提前规划的重点。

2 福建省中心地震预警核心网络建设

福建省中心（以下简称省中心）骨干网络设计采用成熟的万兆以太网技术，通过多个10 GE捆绑作为网络骨干互联。高性能的万兆核心交换机，核心交换机均通过双设备双链路上联核心路由器、台站接入路由器、VPN路由器，通过双链路下联各业务区域接入交换机，实现网络的高可靠性和强大的扩展能力，提供万兆数据交换网络资源，实现各网络区域间的数据交换，具体核心骨干网络拓扑图如图1所示。

省中心部署2台核心路由器用于上联国家中心和广州备份中心，作为上联出口核心路由器。国家中心和省中心之间采用应急部“应急指挥骨干网”和“运营商MPLS-VPN网”，接入，建成了覆盖国家级、省级的安全、可靠、高速、智能的地震预警骨干网络，为各级国家和省级地震局业务开展提供主备双路、敏捷高效、柔韧抗毁的网络承载设施，为地震预警工程提供有力保障。与此同时，省中心部署2台台站接入路由器用于省内汇聚节点和地震台站的连接。省中心部署2台VPN路由器用于获取一般站数据，一般站是通过互联网与铁塔公司建立VPN连接互通的。省级中心局域网采用2台华为S7706做为核心交换机，通过业务板卡端口配置集群交换机系统，从逻辑上组合成一台交换设备。通过交换机集群，可以实现网络高可靠性和网络大数据量转发，同时简化网络管理。采用4台S5735交换机通过组建堆叠成一台做为接入交换机。堆叠技术通过堆叠端口和堆叠连接线将多台支持堆叠特性的交换机设备组合在一起，从逻辑上组合成一台交换机设备，可以达到扩展网络能力、提高设备可靠性的目的。

3 省中心预警网络路由规划与设计

福建省地震局预警网路由发布主要采用BGP路由协议和静态路由，通过设置相应路由策略实现主、次主、备份通路的选择以及主、次主、备链路切换问题。本次路由整体规划如图2所示。

3.1 IGP规划

VPN路由器、接入路由器和核心交换机之间采用OSPF 100进程，并将3台设备的接口地址和Loopback 1地址在area 0宣告，实现内部路由的互联互通。核心交换机和2台核心路由器采用OSPF 300进程，将3台设备的互联接口和Loopback 3接口在area 0宣告，实现核心设备之间IGP路由的互联互通。

3.2 iBGP规划

2台核心路由器和核心交换机通过BGP进程65113建立IBGP邻居，BGP对等体通告源端口设置为loopback 3。核心交换机在BGP进程下发布福建省地震局所分配的业务地址段，将这些地址段通告给2台核心路由器，核心路由器将此路由信息通过eBGP邻居发布给国家中心、技术保障中心及其他各省份。

3.3 eBGP规划

核心路由器01通过2条链路和电信MPLS VPN网络对接并建立eBGP邻居，核心路由器01 到电信主链路和核心路由器02到应急指挥骨干网主链路通过路由策略将学习过来的BGP路由local-pre属性值调整为400，同时2台路由器将电信和应急指挥骨干网备份链路学习来的BGP路由local-pre属性值调整为200来实现主、备链路的区分。

核心路由器02和应急指挥骨干网采用静态路由方式对接。核心路由器02将除了本省份分配的地址段外的其他网段使用静态路由的方式分别指向2条应急指挥骨干网链路。为了保障路由的互通性，核心路由器02需要将静态路由重发布到BGP进程并将local-pre属性值调整为400和200作为主备链路，在重发布静态路由到BGP时需要携带no-export团体属性。如果有需要访问应急指挥骨干网的业务，需应急指挥骨干网给出相应地址段。在核心路由器02上通过静态路由将该网段指向应急指挥骨干网，同时在核心路由器上将静态路由重发布，并通过路由策略添加no-export团体属性，以保证内部iBGP邻居都能学习到该路由信息并优先从应急指挥骨干网广域网接口流出。

3.4 OSPF规划

其中核心交换机与台站接入路由器采用OSPF进程100实现内部网络路由互通，核心交换机到2台核心路由器采用OSPF进程300和OSPF进程400作为iBGP底层路由协议实现路由互通。

4 福建预警工程区域中心网络建设

省中心部署2台台站接入路由器用于国家中心和各省地震局与省内汇聚节点和地震台站的连接，实现地震台站数据的汇聚；为接收省内新建基本/基准站、改造基本/基准站的数据提供保障。省中心部署2台VPN路由器用于国家中心和各省地震局通过互联网与铁塔公司建立VPN 连接获取一般站数据，区域中心网络拓扑图如图3所示。

图3 区域中心网络拓扑

新建基准站、基本站采用运营商MPLS-VPN方式接入。建设省级MPLS-VPN网络，省中心和厦门中心100 M专线接入承载网，新建2个基准站和66个基本站各配置一台台站路由器，通过2 M专线接入承载网。新建站点的网络拓扑图如图4所示。

图4 新建站点网络拓扑图

5 福建地震预警网络建成后的运行情况

福建地震预警网络经过设计、采购、安装、调试，于2023年3月开始为期3个月的试运行，试运行期间网络运行稳定可靠，核心网络未发生重大中断事故，于2023年12月顺利通过验收。从试运行到验收完成正式运行的一年多来运行稳定可靠，省级核心网络运行率100%，省级网管系统对整个预警网络实现网管，如图5所示为预警网整个设备数量、链路状态、告警数量等实时状况监控。

图5 预警网的运行状况图

从省级中心网管系统可以看出监控有2 089个资源，其中包括网络接口、设备温湿度、设备风扇电源等，如图6所示。

图6 预警网监控资源图

6 结束语

防震减灾不是中心却能牵动中心，不是大局却能影响大局，事关人民群众生命财产安全和经济社会可持续发展，是建设新发展阶段新福建的重要保障。国家地震烈度速报与预警工程是一项重大的公共安全项目，旨在通过建立完善的地震预警和烈度速报系统，提高我国应对地震灾害的能力，保护人民生命财产安全，维护社会稳定。福建地震预警项目的建成进一步完善了灾害防御体系，提高了应对自然灾害的能力和水平，增强了信息服务的能力[3]。

参考文献：

[1] 窦立婷，李冬梅，任力伟，等.国家地震烈度速报与预警工程山西子项目综述及应用分析[J].山西地震，2019（4）：52-56.

[2] 林加宝，王启东，邵平荣，等.福建省地震局门户网站等级保护测评[J].科技创新与应用，2022，12（31）：147-150.

[3] 赵国峰，高楠，杨大克.国家地震烈度速报与预警工程建设进展[J].地震地磁观测与研究，2022，43（3）：165-171.