摘要 闡述了在地震觀測系統(tǒng)中采用CDMA無線技術(shù)傳輸?shù)卣饠?shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，以及設(shè)備選擇使用情況。
關(guān)鍵詞 地震觀測；數(shù)據(jù)傳輸；無線傳輸技術(shù)

引言
近年來，隨著地震觀測技術(shù)的發(fā)展，中國地震局新建、改建了一大批的各類地震觀測臺站，其中絕大部分為無人值守臺。原來的地震觀測臺多采用DDN做為數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路。DDN的建設(shè)、運行成本較高，尤其是一些偏遠的地震觀測臺，DDN線路難以覆蓋，即使覆蓋的臺站，由于維護不便，線路故障率較高。而臺站觀測設(shè)備數(shù)字化程度越來越高，對數(shù)據(jù)傳輸線路的穩(wěn)定性、帶寬、方便使用等方面要求越來越高。無線傳輸技術(shù)應(yīng)用到地震觀測數(shù)據(jù)傳輸上越來越多。

1傳輸技術(shù)選擇
在地震觀測數(shù)據(jù)傳輸上，無線傳輸方式是一種使用簡單、性價比較高的傳輸方式。無線數(shù)字傳輸方式包括微波、短波以及我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C信道的CDMA、GPRS和EDGE等。經(jīng)
比較分析CDMA和GPRS傳輸方式更便于應(yīng)用在地震觀測臺站數(shù)據(jù)傳輸。
GPRS(General Packet Radio Service)，即通用分組無線業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，按流量計費，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令。GPRS理論傳輸速率可達l71．2 kbps，實際傳輸速率大約在40 kbps。中國移動2002年5月18日開始正式商用GPRS網(wǎng)絡(luò)。
CDMA lX原意是指CDMA 2000的第一階段，網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換，可支持移動IP業(yè)
務(wù)；CDMA IX是在CDMA IS95系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為CDMA用戶
提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；CDMA lX理論傳輸速率可達300 kbps，目前的實際傳輸速率大約
100 kbps，可以用于Internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。

2 系統(tǒng)構(gòu)成
2．1傳輸構(gòu)成
系統(tǒng)傳輸采用了基于TCP／IP協(xié)議的VPN方式。整個無線傳輸系統(tǒng)由臺站無線路由器、
CDMA＼GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺、中心VPN路由器、中心設(shè)備管理系統(tǒng)組成。
臺站無線路由器通過CDMA＼GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺與中心VPN路由器建立L2TP連接，使臺
站子網(wǎng)成為局域網(wǎng)的一部分，中心各種專業(yè)服務(wù)器可以以訪問IP地址的方式直接訪問到各臺
站設(shè)備。
2．2 網(wǎng)絡(luò)傳輸方式選擇
在采用VPN系統(tǒng)構(gòu)成前，考慮到測震系統(tǒng)部分數(shù)采不支持TCP／IP方式輸出，首先采用
了CDMA無線DDN做數(shù)傳實驗。CDMA無線DDN的系統(tǒng)構(gòu)成為：臺站無線DTU、CDMA
網(wǎng)絡(luò)平臺、中心路由器、中心DTU組成。數(shù)據(jù)從數(shù)采的RS232口輸出，由臺站無線DTU將
串口數(shù)據(jù)流分裝成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，通過CDMA網(wǎng)絡(luò)平臺經(jīng)過中心路由器轉(zhuǎn)發(fā)進入中心DTU，中
心DTU再將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包封裝成串口數(shù)據(jù)流輸出。
采用該方式的主要問題在于臺站DTU設(shè)備和中心DTU設(shè)備穩(wěn)定性。由于DTU設(shè)備承
擔了數(shù)據(jù)流類型轉(zhuǎn)換的工作，占據(jù)了大量的系統(tǒng)資源。同時，該設(shè)備又承擔與CDMA平臺及
中心路由器之間的網(wǎng)絡(luò)交互。在實際使用中發(fā)現(xiàn)，臺站DTU在CDMA信號不好的情況下容
易出現(xiàn)系統(tǒng)假死的現(xiàn)象。中心DTU設(shè)備和中心路由器之間定期出現(xiàn)數(shù)據(jù)包堵包的情況，出
現(xiàn)這種情況的根本原因還在深入研究中。經(jīng)過多次論證后，選擇用VPN網(wǎng)絡(luò)的方式進行數(shù)
據(jù)傳輸(祁玉生等，2000；潘琢金等，2000)。
2．3 VPN協(xié)議選擇
在通過VPN組網(wǎng)時考慮到傳輸數(shù)據(jù)的安全性，首先采用IPSec加密方式進行VPN連接。
IPSec在IP層上對數(shù)據(jù)包進行高強度的安全處理，提供數(shù)據(jù)源地驗證、無連接數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)機密性、抗重播和有限業(yè)務(wù)流機密性等安全服務(wù)。各種應(yīng)用程序可以享用IP層提供的安全服務(wù)和密鑰管理，而不必設(shè)計和實現(xiàn)自己的安全機制。因此，減少密鑰協(xié)商的開銷，也降低了產(chǎn)生安全漏洞的可能性。IPSec可連續(xù)或遞歸應(yīng)用，在路由器、防火墻、主機和通信鏈路上配置，實現(xiàn)端到端安全、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)和安全隧道技術(shù)。
臺站路由器啟用了IPSec客戶端，在中心路由器上啟用了IPSec服務(wù)，兩端均正確配置后，臺站和中心之問建立的基于IPSec的VPN連接。通過這種方式建立了若干臺站的連接，并進行了數(shù)據(jù)傳輸測試。實際測試中發(fā)現(xiàn)IPSec建立的VPN網(wǎng)絡(luò)是個對等網(wǎng)，而對等網(wǎng)之間是沒有路由的。比如：臺站A與中心建立了IPSec連接，臺站B與中心也建立了IPSec連接，在中心可以訪問臺站A和B，觀測數(shù)據(jù)可交換。但臺站A與臺站B之間不能互相訪問及數(shù)據(jù)交換。
要解決上述問題就必須在IPSec的基礎(chǔ)上再加GRE封裝。IPSec加GRE的VPN連接方式
確實可以解決IPSec臺站互通的問題，但是臺站CDMA平臺的帶寬在理想況下只有120 kbs。如果在比較偏遠的地方僅為70～80 kbs。啟用IPSecq-GRE VPN信道建立會造成30％～50％的帶寬開銷，同時由于協(xié)議對安全性要求較高，對中心路由器的系統(tǒng)開銷就加大，需要選擇高檔的中心路由器降低了性價比。最后我們選用了既兼顧性能也兼顧安全的L2TP VPN。通過實際使用，臺站運行率基本保證在90％以上，基本滿足地震觀測臺站數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

3臺站設(shè)備要求
臺站設(shè)備的選擇是相當關(guān)鍵的，臺站設(shè)備一般都安裝在無人值守臺站中，對該設(shè)備的穩(wěn)定、可靠性要求較高。為能滿足地震觀測臺站傳輸?shù)男枰贫伺_站設(shè)備的功能要求和性能要求。
功能要求：寬電壓支持，9～26 V DC輸入；串口配置，通過外部串口可進行配置；Telnet配置，通過Telnet方式進行配置；Web配置，通過Web方式進行配置；日志功能，系統(tǒng)自動記錄運行狀態(tài)；LED顯示運行狀態(tài)；具備路由功能、VPDN支持；硬件看門狗功能；支持CHAP認證、PAP認證、MS–CHAP認證；網(wǎng)絡(luò)鏈路偵測適時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)鏈路；斷線檢測，自動修復(fù)技術(shù)，鏈路及網(wǎng)絡(luò)故障時，按照預(yù)定策略重新?lián)芴枺粍討B(tài)域名綁定，將動態(tài)IP綁定固定域名服務(wù)；NAT功能，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換；流量管理技術(shù)應(yīng)用流量管理策略，通過劃分不同業(yè)務(wù)的優(yōu)先級別對數(shù)據(jù)實現(xiàn)動態(tài)調(diào)度，保證關(guān)鍵應(yīng)用的帶寬要求；虛擬服務(wù)器可映射4個端口服務(wù)；支持PPTP、L2TP、MPPE服務(wù)器及客戶端；支持IPSec服務(wù)器及客戶端、ESP；IKE支持Internet Key Ex—change(IKE)自動密鑰管理；支持內(nèi)網(wǎng)穿透，支持自定義內(nèi)網(wǎng)穿透(IPSec)；DPD(Dead PeerDetect)隧道巡檢和自動恢復(fù)，可自動檢測隧道和恢復(fù)隧道；支持多種加密算法；數(shù)據(jù)完整性保護MD5一HMAC、SHAl一HMAC；支持虛擬IP映射；支持短信報警；支持本地及遠程升級以及按需撥號。
性能要求：CDMA撥號時長<8 s；連接持續(xù)時間>24 h；udp延遲％500 ms；udp丟包率≤1％；上行速率≤60～80 kbps；下行速率≤l00 kbps：VPN接人時長<8 s；連接持續(xù)時問>6 h；udp延遲500～700 ms；udp丟包率≤5％；上行速率≤50 kbps；下行速率≤80 kbps；

4結(jié)束語
作為較先進的傳輸手段，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)具有易建設(shè)、覆蓋范圍廣及良好的性價比等優(yōu)點。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準確性的情況下，無線傳輸技術(shù)可以作為傳輸手段之一為地震觀測臺站提供數(shù)據(jù)，并對地震臺站的監(jiān)測工作起到推動作用。

參考文獻
潘琢金等．2002．C8051FXXX高速SOC單片及原理及應(yīng)用EM]．北京航空航天大學(xué)出版社
祁玉生，邵世祥．2000．現(xiàn)代移動通信EM]．北京：人民郵電出版社
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