福建地震預警工程網絡設計與應用

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絡的重大項目。福建地震預警工程作為一個子項目，涵蓋臺站觀測、數據處理、信息服務、通信網絡等體系，其中，通信網絡作為該項目的重要組成部分，全力保障地震預警網安全可靠運行，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絡設計原則、核心網絡建設方案以及省中心網絡路由規劃，同時給出預警區域中心網絡建設的技術方案，最后介紹預警網絡建成后的運行情況。福建地震預警工程提升了福建省緊急地震信息的發布能力，豐富了防震減災公共服務產品，增強了信息服務的能力。

關鍵詞：地震預警；MPLS-VPN；網絡設計；堆疊技術；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成嚴峻挑戰，我國以占世界7%的國土承受全球33%的大陸強震，地震多發，震災風險大，給經濟社會發展和人民生命財產帶來嚴重威脅。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，建設地震預警和烈度速報系統。在破壞性地震波到達之前，向公眾和相關機構發布預警信息。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，減輕地震對這些關鍵設施的影響[1]。

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

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測預警和風險防范能力的重要舉措，符合習近平總書記關于加強災害監測預警和風險防范能力建設的要求，是落實海峽西岸經濟可持續發展戰略的需要。通信網絡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，為福建地震預警網保駕護航，及時為政府和公眾提供關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安全。

1 福建預警工程網絡設計原則

國家地震烈度速報與預警工程中通信網絡是完全新建的，與傳統的地震行業網物理隔離，因此在規劃設計整個福建預警工程網絡時，必須充分考慮網絡的超前性與實用性、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 超前性與實用性結合

網絡技術發展迅猛，如果設備缺乏先進性，設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，因此在系統設計和技術路線選型上應采用業界公認成熟并被廣泛應用的技術，降低系統實施風險。為此，在網絡建設中，需注意超前性與實用性結合，確保投資有效，使之能真正發揮出相應的作用。

1.2 安全性與可靠性

在網絡系統建設中，安全性是整個網絡建設中的重中之重，要通過各種技術確保系統應用的安全性。同時，要求網絡系統本身具有高度的可靠性和連續可用性，核心網絡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絡宕機，這樣才能保證預警核心業務不因網絡故障導致系統無法連續穩定的運行。

1.3 可管理性與擴展性

網絡管理是一個后期運維非常重要的事項，在網絡建設中對網絡可管理是一項重要的應用原則，通過選擇全網的可管理性軟件，從而實現全網納管，減少運維難度和成本變得相當重要。與此同時，網絡系統建設不但需要能夠滿足當前需要，隨著后續企業規模的擴大、技術的發展，未來網絡需要承載更多的業務及提供更多的優質服務。所以，網絡的可擴展性是網絡建設中必須提前規劃的重點。

2 福建省中心地震預警核心網絡建設

福建省中心（以下簡稱省中心）骨干網絡設計采用成熟的萬兆以太網技術，通過多個10 GE捆綁作為網絡骨干互聯。高性能的萬兆核心交換機，核心交換機均通過雙設備雙鏈路上聯核心路由器、臺站接入路由器、VPN路由器，通過雙鏈路下聯各業務區域接入交換機，實現網絡的高可靠性和強大的擴展能力，提供萬兆數據交換網絡資源，實現各網絡區域間的數據交換，具體核心骨干網絡拓撲圖如圖1所示。

省中心部署2臺核心路由器用于上聯國家中心和廣州備份中心，作為上聯出口核心路由器。國家中心和省中心之間采用應急部“應急指揮骨干網”和“運營商MPLS-VPN網”，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絡，為各級國家和省級地震局業務開展提供主備雙路、敏捷高效、柔韌抗毀的網絡承載設施，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匯聚節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據，一般站是通過互聯網與鐵塔公司建立VPN連接互通的。省級中心局域網采用2臺華為S7706做為核心交換機，通過業務板卡端口配置集群交換機系統，從邏輯上組合成一臺交換設備。通過交換機集群，可以實現網絡高可靠性和網絡大數據量轉發，同時簡化網絡管理。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備組合在一起，從邏輯上組合成一臺交換機設備，可以達到擴展網絡能力、提高設備可靠性的目的。

3 省中心預警網絡路由規劃與設計

福建省地震局預警網路由發布主要采用BGP路由協議和靜態路由，通過設置相應路由策略實現主、次主、備份通路的選擇以及主、次主、備鏈路切換問題。本次路由整體規劃如圖2所示。

3.1 IGP規劃

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臺設備的接口地址和Loopback 1地址在area 0宣告，實現內部路由的互聯互通。核心交換機和2臺核心路由器采用OSPF 300進程，將3臺設備的互聯接口和Loopback 3接口在area 0宣告，實現核心設備之間IGP路由的互聯互通。

3.2 iBGP規劃

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置為loopback 3。核心交換機在BGP進程下發布福建省地震局所分配的業務地址段，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鄰居發布給國家中心、技術保障中心及其他各省份。

3.3 eBGP規劃

核心路由器01通過2條鏈路和電信MPLS VPN網絡對接并建立eBGP鄰居，核心路由器01 到電信主鏈路和核心路由器02到應急指揮骨干網主鏈路通過路由策略將學習過來的BGP路由local-pre屬性值調整為400，同時2臺路由器將電信和應急指揮骨干網備份鏈路學習來的BGP路由local-pre屬性值調整為200來實現主、備鏈路的區分。

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

3.4 OSPF規劃

其中核心交換機與臺站接入路由器采用OSPF進程100實現內部網絡路由互通，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底層路由協議實現路由互通。

4 福建預警工程區域中心網絡建設

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匯聚節點和地震臺站的連接，實現地震臺站數據的匯聚；為接收省內新建基本/基準站、改造基本/基準站的數據提供保障。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網與鐵塔公司建立VPN 連接獲取一般站數據，區域中心網絡拓撲圖如圖3所示。

圖3 區域中心網絡拓撲

新建基準站、基本站采用運營商MPLS-VPN方式接入。建設省級MPLS-VPN網絡，省中心和廈門中心100 M專線接入承載網，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。新建站點的網絡拓撲圖如圖4所示。

圖4 新建站點網絡拓撲圖

5 福建地震預警網絡建成后的運行情況

福建地震預警網絡經過設計、采購、安裝、調試，于2023年3月開始為期3個月的試運行，試運行期間網絡運行穩定可靠，核心網絡未發生重大中斷事故，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定可靠，省級核心網絡運行率100%，省級網管系統對整個預警網絡實現網管，如圖5所示為預警網整個設備數量、鏈路狀態、告警數量等實時狀況監控。

圖5 預警網的運行狀況圖

從省級中心網管系統可以看出監控有2 089個資源，其中包括網絡接口、設備溫濕度、設備風扇電源等，如圖6所示。

圖6 預警網監控資源圖

6 結束語

防震減災不是中心卻能牽動中心，不是大局卻能影響大局，事關人民群眾生命財產安全和經濟社會可持續發展，是建設新發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，提高我國應對地震災害的能力，保護人民生命財產安全，維護社會穩定。福建地震預警項目的建成進一步完善了災害防御體系，提高了應對自然災害的能力和水平，增強了信息服務的能力[3]。

參考文獻：

[1] 竇立婷，李冬梅，任力偉，等.國家地震烈度速報與預警工程山西子項目綜述及應用分析[J].山西地震，2019（4）：52-56.

[2] 林加寶，王啟東，邵平榮，等.福建省地震局門戶網站等級保護測評[J].科技創新與應用，2022，12（31）：147-150.

[3] 趙國峰，高楠，楊大克.國家地震烈度速報與預警工程建設進展[J].地震地磁觀測與研究，2022，43（3）：165-171.