福建地震預警工程網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與應(yīng)用

摘 要：國家地震烈度速報與預警工程是一項旨在建立全國范圍的地震烈度速報與預警觀測網(wǎng)絡(luò)的重大項目。福建地震預警工程作為一個子項目，涵蓋臺站觀測、數(shù)據(jù)處理、信息服務(wù)、通信網(wǎng)絡(luò)等體系，其中，通信網(wǎng)絡(luò)作為該項目的重要組成部分，全力保障地震預警網(wǎng)安全可靠運行，為公眾提供及時、準確的地震預警信息。該文主要介紹福建地震預警工程網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則、核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案以及省中心網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃，同時給出預警區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的技術(shù)方案，最后介紹預警網(wǎng)絡(luò)建成后的運行情況。福建地震預警工程提升了福建省緊急地震信息的發(fā)布能力，豐富了防震減災公共服務(wù)產(chǎn)品，增強了信息服務(wù)的能力。

關(guān)鍵詞：地震預警；MPLS-VPN；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計；堆疊技術(shù)；防震減災

中圖分類號：P315.7 文獻標志碼：A 文章編號：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

地震災害尤其是強震對社會公共安全構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)，我國以占世界7%的國土承受全球33%的大陸強震，地震多發(fā)，震災風險大，給經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生命財產(chǎn)帶來嚴重威脅。國家地震烈度速報與預警工程利用電磁波傳播速度遠快于地震波傳播速度的原理，建設(shè)地震預警和烈度速報系統(tǒng)。在破壞性地震波到達之前，向公眾和相關(guān)機構(gòu)發(fā)布預警信息。這有助于公眾及時采取避震措施，減少人員傷亡；同時，也能為高鐵、核電等重大工程提供緊急處置的時間窗口，減輕地震對這些關(guān)鍵設(shè)施的影響[1]。

此外，地震烈度速報系統(tǒng)能夠快速判斷重災區(qū)位置和災情分布，為指揮抗震救災工作提供依據(jù)。在地震發(fā)生后，系統(tǒng)能夠迅速評估地震的影響范圍和程度，為救援力量的調(diào)配和救災工作的開展提供科學依據(jù)。

最后，國家地震烈度速報與預警工程的實施是我國提高災害監(jiān)測預警和風險防范能力的重要舉措，符合習近平總書記關(guān)于加強災害監(jiān)測預警和風險防范能力建設(shè)的要求，是落實海峽西岸經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。通信網(wǎng)絡(luò)作為國家地震烈度速報與預警工程福建預警子工程的核心組成部分，為福建地震預警網(wǎng)保駕護航，及時為政府和公眾提供關(guān)于地震影響范圍和程度的準確信息，最大限度地保護人民生命財產(chǎn)安全。

1 福建預警工程網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則

國家地震烈度速報與預警工程中通信網(wǎng)絡(luò)是完全新建的，與傳統(tǒng)的地震行業(yè)網(wǎng)物理隔離，因此在規(guī)劃設(shè)計整個福建預警工程網(wǎng)絡(luò)時，必須充分考慮網(wǎng)絡(luò)的超前性與實用性、安全性和可靠性、可管理性與擴展性等原則[2]，下面將分別介紹幾項原則。

1.1 超前性與實用性結(jié)合

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅猛，如果設(shè)備缺乏先進性，設(shè)備可能很快落后甚至被淘汰，但也不能過分超前，以避免造成投資的浪費，因此在系統(tǒng)設(shè)計和技術(shù)路線選型上應(yīng)采用業(yè)界公認成熟并被廣泛應(yīng)用的技術(shù)，降低系統(tǒng)實施風險。為此，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，需注意超前性與實用性結(jié)合，確保投資有效，使之能真正發(fā)揮出相應(yīng)的作用。

1.2 安全性與可靠性

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)中，安全性是整個網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重中之重，要通過各種技術(shù)確保系統(tǒng)應(yīng)用的安全性。同時，要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身具有高度的可靠性和連續(xù)可用性，核心網(wǎng)絡(luò)必須保證雙機熱備以及雙鏈路雙運營商互備，從而避免單點故障引起預警網(wǎng)絡(luò)宕機，這樣才能保證預警核心業(yè)務(wù)不因網(wǎng)絡(luò)故障導致系統(tǒng)無法連續(xù)穩(wěn)定的運行。

1.3 可管理性與擴展性

網(wǎng)絡(luò)管理是一個后期運維非常重要的事項，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中對網(wǎng)絡(luò)可管理是一項重要的應(yīng)用原則，通過選擇全網(wǎng)的可管理性軟件，從而實現(xiàn)全網(wǎng)納管，減少運維難度和成本變得相當重要。與此同時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)不但需要能夠滿足當前需要，隨著后續(xù)企業(yè)規(guī)模的擴大、技術(shù)的發(fā)展，未來網(wǎng)絡(luò)需要承載更多的業(yè)務(wù)及提供更多的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。所以，網(wǎng)絡(luò)的可擴展性是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中必須提前規(guī)劃的重點。

2 福建省中心地震預警核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

福建省中心（以下簡稱省中心）骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用成熟的萬兆以太網(wǎng)技術(shù)，通過多個10 GE捆綁作為網(wǎng)絡(luò)骨干互聯(lián)。高性能的萬兆核心交換機，核心交換機均通過雙設(shè)備雙鏈路上聯(lián)核心路由器、臺站接入路由器、VPN路由器，通過雙鏈路下聯(lián)各業(yè)務(wù)區(qū)域接入交換機，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和強大的擴展能力，提供萬兆數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)區(qū)域間的數(shù)據(jù)交換，具體核心骨干網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示。

省中心部署2臺核心路由器用于上聯(lián)國家中心和廣州備份中心，作為上聯(lián)出口核心路由器。國家中心和省中心之間采用應(yīng)急部“應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)”和“運營商MPLS-VPN網(wǎng)”，接入，建成了覆蓋國家級、省級的安全、可靠、高速、智能的地震預警骨干網(wǎng)絡(luò)，為各級國家和省級地震局業(yè)務(wù)開展提供主備雙路、敏捷高效、柔韌抗毀的網(wǎng)絡(luò)承載設(shè)施，為地震預警工程提供有力保障。與此同時，省中心部署2臺臺站接入路由器用于省內(nèi)匯聚節(jié)點和地震臺站的連接。省中心部署2臺VPN路由器用于獲取一般站數(shù)據(jù)，一般站是通過互聯(lián)網(wǎng)與鐵塔公司建立VPN連接互通的。省級中心局域網(wǎng)采用2臺華為S7706做為核心交換機，通過業(yè)務(wù)板卡端口配置集群交換機系統(tǒng)，從邏輯上組合成一臺交換設(shè)備。通過交換機集群，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高可靠性和網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)發(fā)，同時簡化網(wǎng)絡(luò)管理。采用4臺S5735交換機通過組建堆疊成一臺做為接入交換機。堆疊技術(shù)通過堆疊端口和堆疊連接線將多臺支持堆疊特性的交換機設(shè)備組合在一起，從邏輯上組合成一臺交換機設(shè)備，可以達到擴展網(wǎng)絡(luò)能力、提高設(shè)備可靠性的目的。

3 省中心預警網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃與設(shè)計

福建省地震局預警網(wǎng)路由發(fā)布主要采用BGP路由協(xié)議和靜態(tài)路由，通過設(shè)置相應(yīng)路由策略實現(xiàn)主、次主、備份通路的選擇以及主、次主、備鏈路切換問題。本次路由整體規(guī)劃如圖2所示。

3.1 IGP規(guī)劃

VPN路由器、接入路由器和核心交換機之間采用OSPF 100進程，并將3臺設(shè)備的接口地址和Loopback 1地址在area 0宣告，實現(xiàn)內(nèi)部路由的互聯(lián)互通。核心交換機和2臺核心路由器采用OSPF 300進程，將3臺設(shè)備的互聯(lián)接口和Loopback 3接口在area 0宣告，實現(xiàn)核心設(shè)備之間IGP路由的互聯(lián)互通。

3.2 iBGP規(guī)劃

2臺核心路由器和核心交換機通過BGP進程65113建立IBGP鄰居，BGP對等體通告源端口設(shè)置為loopback 3。核心交換機在BGP進程下發(fā)布福建省地震局所分配的業(yè)務(wù)地址段，將這些地址段通告給2臺核心路由器，核心路由器將此路由信息通過eBGP鄰居發(fā)布給國家中心、技術(shù)保障中心及其他各省份。

3.3 eBGP規(guī)劃

核心路由器01通過2條鏈路和電信MPLS VPN網(wǎng)絡(luò)對接并建立eBGP鄰居，核心路由器01 到電信主鏈路和核心路由器02到應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)主鏈路通過路由策略將學習過來的BGP路由local-pre屬性值調(diào)整為400，同時2臺路由器將電信和應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)備份鏈路學習來的BGP路由local-pre屬性值調(diào)整為200來實現(xiàn)主、備鏈路的區(qū)分。

核心路由器02和應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)采用靜態(tài)路由方式對接。核心路由器02將除了本省份分配的地址段外的其他網(wǎng)段使用靜態(tài)路由的方式分別指向2條應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)鏈路。為了保障路由的互通性，核心路由器02需要將靜態(tài)路由重發(fā)布到BGP進程并將local-pre屬性值調(diào)整為400和200作為主備鏈路，在重發(fā)布靜態(tài)路由到BGP時需要攜帶no-export團體屬性。如果有需要訪問應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)的業(yè)務(wù)，需應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)給出相應(yīng)地址段。在核心路由器02上通過靜態(tài)路由將該網(wǎng)段指向應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)，同時在核心路由器上將靜態(tài)路由重發(fā)布，并通過路由策略添加no-export團體屬性，以保證內(nèi)部iBGP鄰居都能學習到該路由信息并優(yōu)先從應(yīng)急指揮骨干網(wǎng)廣域網(wǎng)接口流出。

3.4 OSPF規(guī)劃

其中核心交換機與臺站接入路由器采用OSPF進程100實現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)路由互通，核心交換機到2臺核心路由器采用OSPF進程300和OSPF進程400作為iBGP底層路由協(xié)議實現(xiàn)路由互通。

4 福建預警工程區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

省中心部署2臺臺站接入路由器用于國家中心和各省地震局與省內(nèi)匯聚節(jié)點和地震臺站的連接，實現(xiàn)地震臺站數(shù)據(jù)的匯聚；為接收省內(nèi)新建基本/基準站、改造基本/基準站的數(shù)據(jù)提供保障。省中心部署2臺VPN路由器用于國家中心和各省地震局通過互聯(lián)網(wǎng)與鐵塔公司建立VPN 連接獲取一般站數(shù)據(jù)，區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖3所示。

圖3 區(qū)域中心網(wǎng)絡(luò)拓撲

新建基準站、基本站采用運營商MPLS-VPN方式接入。建設(shè)省級MPLS-VPN網(wǎng)絡(luò)，省中心和廈門中心100 M專線接入承載網(wǎng)，新建2個基準站和66個基本站各配置一臺臺站路由器，通過2 M專線接入承載網(wǎng)。新建站點的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖4所示。

圖4 新建站點網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

5 福建地震預警網(wǎng)絡(luò)建成后的運行情況

福建地震預警網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過設(shè)計、采購、安裝、調(diào)試，于2023年3月開始為期3個月的試運行，試運行期間網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定可靠，核心網(wǎng)絡(luò)未發(fā)生重大中斷事故，于2023年12月順利通過驗收。從試運行到驗收完成正式運行的一年多來運行穩(wěn)定可靠，省級核心網(wǎng)絡(luò)運行率100%，省級網(wǎng)管系統(tǒng)對整個預警網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)管，如圖5所示為預警網(wǎng)整個設(shè)備數(shù)量、鏈路狀態(tài)、告警數(shù)量等實時狀況監(jiān)控。

圖5 預警網(wǎng)的運行狀況圖

從省級中心網(wǎng)管系統(tǒng)可以看出監(jiān)控有2 089個資源，其中包括網(wǎng)絡(luò)接口、設(shè)備溫濕度、設(shè)備風扇電源等，如圖6所示。

圖6 預警網(wǎng)監(jiān)控資源圖

6 結(jié)束語

防震減災不是中心卻能牽動中心，不是大局卻能影響大局，事關(guān)人民群眾生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，是建設(shè)新發(fā)展階段新福建的重要保障。國家地震烈度速報與預警工程是一項重大的公共安全項目，旨在通過建立完善的地震預警和烈度速報系統(tǒng)，提高我國應(yīng)對地震災害的能力，保護人民生命財產(chǎn)安全，維護社會穩(wěn)定。福建地震預警項目的建成進一步完善了災害防御體系，提高了應(yīng)對自然災害的能力和水平，增強了信息服務(wù)的能力[3]。

參考文獻：

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