服务时间:周一~周五 9:00-18:00
内容主题 : 
发布时间 : 2014-12-22关键词 地震观测；数据传输；无线传输技术
引言
近年来，随着地震观测技术的发展，中国地震局新建、改建了一大批的各类地震观测台站，其中绝大部分为无人值守台。原来的地震观测台多采用DDN做为数据传输的线路。DDN的建设、运行成本较高，尤其是一些偏远的地震观测台，DDN线路难以覆盖，即使覆盖的台站，由于维护不便，线路故障率较高。而台站观测设备数字化程度越来越高，对数据传输线路的稳定性、带宽、方便使用等方面要求越来越高。无线传输技术应用到地震观测数据传输上越来越多。
1传输技术选择
在地震观测数据传输上，无线传输方式是一种使用简单、性价比较高的传输方式。无线数字传输方式包括微波、短波以及我们日常使用的手机信道的CDMA、GPRS和EDGE等。经
比较分析CDMA和GPRS传输方式更便于应用在地震观测台站数据传输。
GPRS(General Packet Radio Service)，即通用分组无线业务，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务。GPRS采用分组交换技术，按流量计费，高效传输高速或低速数据和信令。GPRS理论传输速率可达l71．2 kbps，实际传输速率大约在40 kbps。中国移动2002年5月18日开始正式商用GPRS网络。
CDMA lX原意是指CDMA 2000的第一阶段，网络部分引入分组交换，可支持移动IP业
务；CDMA IX是在CDMA IS95系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为CDMA用户
提供分组形式的数据业务；CDMA lX理论传输速率可达300 kbps，目前的实际传输速率大约
100 kbps，可以用于Internet连接、数据传输等应用。
2 系统构成
2．1传输构成
系统传输采用了基于TCP／IP协议的VPN方式。整个无线传输系统由台站无线路由器、
CDMA＼GPRS网络平台、中心VPN路由器、中心设备管理系统组成。
台站无线路由器通过CDMA＼GPRS网络平台与中心VPN路由器建立L2TP连接，使台
站子网成为局域网的一部分，中心各种专业服务器可以以访问IP地址的方式直接访问到各台
站设备。
2．2 网络传输方式选择
在采用VPN系统构成前，考虑到测震系统部分数采不支持TCP／IP方式输出，首先采用
了CDMA无线DDN做数传实验。CDMA无线DDN的系统构成为：台站无线DTU、CDMA
网络平台、中心路由器、中心DTU组成。数据从数采的RS232口输出，由台站无线DTU将
串口数据流分装成网络数据包，通过CDMA网络平台经过中心路由器转发进入中心DTU，中
心DTU再将网络数据包封装成串口数据流输出。
采用该方式的主要问题在于台站DTU设备和中心DTU设备稳定性。由于DTU设备承
担了数据流类型转换的工作，占据了大量的系统资源。同时，该设备又承担与CDMA平台及
中心路由器之间的网络交互。在实际使用中发现，台站DTU在CDMA信号不好的情况下容
易出现系统假死的现象。中心DTU设备和中心路由器之间定期出现数据包堵包的情况，出
现这种情况的根本原因还在深入研究中。经过多次论证后，选择用VPN网络的方式进行数
据传输(祁玉生等，2000；潘琢金等，2000)。
2．3 VPN协议选择
在通过VPN组网时考虑到传输数据的安全性，首先采用IPSec加密方式进行VPN连接。
IPSec在IP层上对数据包进行高强度的安全处理，提供数据源地验证、无连接数据完整性、数据机密性、抗重播和有限业务流机密性等安全服务。各种应用程序可以享用IP层提供的安全服务和密钥管理，而不必设计和实现自己的安全机制。因此，减少密钥协商的开销，也降低了产生安全漏洞的可能性。IPSec可连续或递归应用，在路由器、防火墙、主机和通信链路上配置，实现端到端安全、虚拟专用网络(VPN)和安全隧道技术。
台站路由器启用了IPSec客户端，在中心路由器上启用了IPSec服务，两端均正确配置后，台站和中心之问建立的基于IPSec的VPN连接。通过这种方式建立了若干台站的连接，并进行了数据传输测试。实际测试中发现IPSec建立的VPN网络是个对等网，而对等网之间是没有路由的。比如：台站A与中心建立了IPSec连接，台站B与中心也建立了IPSec连接，在中心可以访问台站A和B，观测数据可交换。但台站A与台站B之间不能互相访问及数据交换。
要解决上述问题就必须在IPSec的基础上再加GRE封装。IPSec加GRE的VPN连接方式
确实可以解决IPSec台站互通的问题，但是台站CDMA平台的带宽在理想况下只有120 kbs。如果在比较偏远的地方仅为70～80 kbs。启用IPSecq-GRE VPN信道建立会造成30％～50％的带宽开销，同时由于协议对安全性要求较高，对中心路由器的系统开销就加大，需要选择高档的中心路由器降低了性价比。最后我们选用了既兼顾性能也兼顾安全的L2TP VPN。通过实际使用，台站运行率基本保证在90％以上，基本满足地震观测台站数据传输的需要。
3台站设备要求
台站设备的选择是相当关键的，台站设备一般都安装在无人值守台站中，对该设备的稳定、可靠性要求较高。为能满足地震观测台站传输的需要，制定了台站设备的功能要求和性能要求。
功能要求：宽电压支持，9～26 V DC输入；串口配置，通过外部串口可进行配置；Telnet配置，通过Telnet方式进行配置；Web配置，通过Web方式进行配置；日志功能，系统自动记录运行状态；LED显示运行状态；具备路由功能、VPDN支持；硬件看门狗功能；支持CHAP认证、PAP认证、MS–CHAP认证；网络链路侦测适时监测网络链路；断线检测，自动修复技术，链路及网络故障时，按照预定策略重新拨号；动态域名绑定，将动态IP绑定固定域名服务；NAT功能，网络地址转换；流量管理技术应用流量管理策略，通过划分不同业务的优先级别对数据实现动态调度，保证关键应用的带宽要求；虚拟服务器可映射4个端口服务；支持PPTP、L2TP、MPPE服务器及客户端；支持IPSec服务器及客户端、ESP；IKE支持Internet Key Ex—change(IKE)自动密钥管理；支持内网穿透，支持自定义内网穿透(IPSec)；DPD(Dead PeerDetect)隧道巡检和自动恢复，可自动检测隧道和恢复隧道；支持多种加密算法；数据完整性保护MD5一HMAC、SHAl一HMAC；支持虚拟IP映射；支持短信报警；支持本地及远程升级以及按需拨号。
性能要求：CDMA拨号时长<8 s；连接持续时间>24 h；udp延迟％500 ms；udp丢包率≤1％；上行速率≤60～80 kbps；下行速率≤l00 kbps：VPN接人时长<8 s；连接持续时问>6 h；udp延迟500～700 ms；udp丢包率≤5％；上行速率≤50 kbps；下行速率≤80 kbps；
4结束语
作为较先进的传输手段，无线数据传输技术具有易建设、覆盖范围广及良好的性价比等优点。在保证数据传输的稳定性和准确性的情况下，无线传输技术可以作为传输手段之一为地震观测台站提供数据，并对地震台站的监测工作起到推动作用。
参考文献
潘琢金等．2002．C8051FXXX高速SOC单片及原理及应用EM]．北京航空航天大学出版社
祁玉生，邵世祥．2000．现代移动通信EM]．北京：人民邮电出版社
Application of wireless technique in the transmission of seismic observation data
Qin Haowen and Ding Rui
(Earthquake Administratim of Shanghai Municipality，Shanghai 200062，China)
Abstract
We expatiate the usage of CDMA wireless transmission technique in the seismic observation system． It includes the framework of seismic data transmission system，as well as the choice of equipment．
Key words：seismic observation，data transmission，wireless transmission technology
地址：北京海淀区知春路23号量子银座903（863软件园）
淘网址：http://shop35321900.taobao.com
