地震預警系統(tǒng)的數據通信模式研究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了地震預警系統(tǒng)的數據通信模式研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

現代通信技術的發(fā)展極大地提高了人們獲取信息的能力，使實時地震觀測成為可能，這是現代地震觀測的基礎。在現有的通信技術中，從有線的光纖通信、移動通信到衛(wèi)星通信，在地震觀測中都有應用。這些通信方式各有利弊，選擇適當的臺網通信模式，既要滿足臺網長期無地震時低運行成本的要求，也要保障破壞性地震，尤其是大地震發(fā)生時，預警和烈度速報最基本的通信需求，這是建立地震預警和烈度速報臺網必需解決的問題。本文通過對現代通信主要幾種通信方式的對比分析，探討適當的地震預警和烈度速報臺網通信模式，為建立有效的地震預警和烈度速報臺網提供參考。

地震觀測臺網常用的通信方式

地震觀測利用通訊技術實現觀測數據的遠程傳輸，在我國，遠程地震觀測數據傳輸開始于1966年，最初采用電話線路，雖然傳輸能力有限，但卻將地震觀測帶入了實時的時代。隨著現代通信的發(fā)展，不同的通信模式，如無線短波、微波、衛(wèi)星通信、DDN專線等，在地震觀測中都發(fā)揮過重要作用(中國地震局監(jiān)測預報司，2003)。這些通信模式總體可分為兩大類，即有線通信和無線通信(紀越峰等，2002)。

1有線通信

有線通信是目前地震觀測通信的主要手段，在實時地震觀測中，SDH光纖通信已大量得到應用。SDH光纖有線通信的優(yōu)點在于其強抗干擾性、高穩(wěn)定性、時延小、大帶寬、高傳輸速率以及保密性較好等。在“十五”期間建設的中國數字強震動臺網中，部分臺站利用的是PSTN公用電話網撥號，其雖然可以滿足僅以獲取強震動記錄為目的的強震動觀測的需求，但實時性差，從使用的情況看，可靠性和效率也不高。有線通信的弊端為需要布設專門的通信線路，抗擊自然災害能力差，易受雷擊和人為破壞。

2移動通信

移動通信技術近年來飛速發(fā)展，在我國正由2G向3G通信過渡。由于不需要鋪設通信線路，移動通信的主要優(yōu)點就在于架設非常方便，還能避免雷擊導線引入以及線路損毀導致的故障，降低了故障發(fā)生的幾率。在幾種通信方式中，移動通信技術使費最低。但在2G時代，該種通信技術存在著信號穩(wěn)定性差、時延較長、帶寬窄、容易堵塞等問題?！笆濉逼陂g，2G移動通信技術也有所應用，在一些測震固定臺和流動臺，CDMA1x被用于實時傳輸數據(肖武軍等，2009)，但效果明顯差于光纖通信。在強震動臺網中，CDMA1x也有較大范圍的應用(崔建文等，2007)，但不進行數據的實時傳輸。3G通信速率、帶寬、時延等指標有非常大提升，測試表明，3G通信(CDMA2000、WCDMA)能有效地實現地震數據的實時傳輸。但目前3G網絡的覆蓋面還不大，限制了其在地震觀測中的應用。3G通信雖然在性能上較2G有了很大的改善，但仍然存在著抗干擾能力弱、傳輸質量不太穩(wěn)定等問題。

3衛(wèi)星通信

在所有通信手段中，衛(wèi)星通信的抗災能力是最強的，因此，作為應對災難性地震的通信手段，VSAT衛(wèi)星通信在一些國家級基準地震臺中得以應用(任鎮(zhèn)，李大輝，2010)，并被用于地震應急通信(李永強等，2007)。衛(wèi)星通信的優(yōu)勢為不受地理條件的限制，且通信質量穩(wěn)定可靠。衛(wèi)星通信優(yōu)點明顯，但也存在著時延長、運行成本高等明顯的缺點，對于VSAT衛(wèi)星通信，采用較大尺寸的天線，需要精確對星，在遭遇強烈振動時，由于天線劇烈晃動，很難保證通信的正常。

地震預警和烈度速報對通信的需求

由于要實現的目標不同，地震預警和烈度速報對通信的要求也有較大的差異，在時間尺度上，地震預警以秒計，烈度速報則可以按分鐘來計時。從可靠性來講，兩種系統(tǒng)都要求在破壞性地震發(fā)生時，臺站通信正常，以保證系統(tǒng)基本功能。對通信的需求應從單個臺站和臺網系統(tǒng)兩個方面考慮。單個臺站的性能是臺網整體性能的基礎，臺網作為一個整體具備應對局部失效的能力。作為一個需要長期運行的系統(tǒng)，地震預警和烈度速報采用的通信方式除在通信質量上滿足要求外，還應易于實現、維護、且經濟適用的。如果選擇的通信方式在通信指標上能滿足要求，但建設難度高、成本大，或者后期難于維護和運行費用難以承受，則是不可取的。從易于實現、維護、經濟可承受等因素考慮，應該基于現有的有專業(yè)部門維護和保障的公共通信網絡來實現地震預警和烈度速報的數據通信。

1地震預警對通信的需求

地震預警對通信的基本要求是以盡可能少的時間將數據傳送到數據中心。采用小時延高速網絡是一個行之有效的辦法，此外，在傳輸機制上，也應盡可能減少影響通信效率的因素，如信息安全檢查、數據誤碼效驗等。其通信的性能指標考慮如下。在《中國數字測震臺網技術規(guī)程》(中國地震局，2005)中，誤碼率的測試時間為連續(xù)24h，誤碼率優(yōu)于10－7的指標反映的是在一段時間內允許誤碼發(fā)生的平均值，反映的是總體符合要求，但可能出現的情況是，誤碼集中出現在很短的時段內，局部狀況嚴重惡化，如24h的誤碼集中在1s內出現，這樣將影響分析結果。因此，在24h的誤碼率測試中，除規(guī)定24h內誤碼率優(yōu)于10－7外，每個小時的誤碼率也要優(yōu)于10－7。這時在無效驗機制下，可保障傳輸的數據仍然是可靠的。(3)時延時延是指一個數據包從一個網絡的一端傳送到另一個端所需要的時間。產生時延的環(huán)節(jié)有很多，主要是由傳輸媒質時延和網元時延組成的，可以表示為T=Ts+Tp.(1)式中，T為數據包由發(fā)出到接收的時延(耗時);Tp是信號在介質中傳播耗時產生的傳輸媒質時延，與傳輸距離成正比，在地面上，Tp時延僅占總時延很小一部分，但在衛(wèi)星通信中，Tp則是不可忽略的一個部分;Ts是網元時延，由發(fā)送端、接收端和中間路由轉換等設備處理數據時產生。產生網元時延的原因很多，包括使用的網絡設備、網絡協議、轉發(fā)節(jié)點數量、數據包的大小等。由于時延與數據包的大小有關，為統(tǒng)一時延標準，以Ping命令在數據發(fā)送端得到數據接收端回應的時間的一半為通信的時延。Ping命令發(fā)送的是32bit的測試數據包。在中國地震信息網的測試顯示，一般情況下，省級區(qū)域內，SDH光纖通信的時延小于10ms，跨省區(qū)范圍內，不大于100ms。衛(wèi)星通信域而公共移動通信≤1000ms。(4)抗毀需求本文僅討論臺網通信抗擊地震沖擊的能力。破壞性地震也可能導致地面通信的中斷，要保證地震中地震波數據的正常傳輸，有效的解決辦法是配置衛(wèi)星通信。但就實現地震預警系統(tǒng)的功能而言，是否需要配置衛(wèi)星通信系統(tǒng)，值得探討。地震對通信系統(tǒng)的破壞機制主要有兩類:一是強烈的振動直接導致通信設備損壞，二是建筑物倒塌、地形、地貌發(fā)生變化導致線路、通信設施損壞。從震害經驗看，強烈振動直接損壞通信系統(tǒng)的可能性較小，如在日本“3•11”地震中，雖然最大的加速度峰值近3g，但網絡通信基本沒有受到影響，而汶川地震中通信的大面積中斷，與建筑物的大量倒塌、大面積的山體滑坡、斷層錯動、地表破裂密切相關(溫瑞智等，2011)。由于建筑物、山體和巖石都有一定的抗破壞能力，因此，建筑物的倒塌、山體的滑坡和地表破裂等現象的產生，需要有一定的強烈地震動作用時間，即在強破壞性S波作用一定的時間后才產生破壞。這一時間目前沒有相關的研究，這里假定為10s，則從地震開始，地震導致通信中斷的時間應不小于12s(假設臺站位于震中，震源深度6km)，因此，在最不利的情況下，預警系統(tǒng)也有12s的獲取觀測數據的時間。如果利用12s的記錄進行預警，考慮到近8s的數據傳輸和處理時間，則預警盲區(qū)將大于70km，從汶川地震中震害分布來看，在非破裂方向上，震中距(斷層距)大于70km后，人員死亡的數量已很少(王艷茹等，2009)。因此，就預警的功能而言，在大地震沖擊下，在最不利條件下，地面通信系統(tǒng)可維持12s的通信時間已基本可滿足預警的需要，布設具有衛(wèi)星通信功能的預警臺站，并不能實質性地改善預警系統(tǒng)的性能，僅就實現預警的功能而言，預警臺網系統(tǒng)并非必須配備衛(wèi)星通信。綜上所述，如果不考慮其它因素，如非地震引起的滑坡、泥石流等對地震預警系統(tǒng)臺網通信的影響，則地震的沖擊不足以使預警系統(tǒng)喪失預警的功能?；诘孛嫱ㄐ啪邆淇箵舻卣饹_擊的能力，系統(tǒng)應是可靠的。

2地震烈度速報對通信的需求

從烈度速報的機制、社會對烈度速報的響應和需求來看，震后10min內給出速報結果是合理和可行的。由于對數據的及時性要求不高，對網絡通信的要求也就低于地震預警系統(tǒng)對網絡通信的要求，故而可以采取一些會額外增加傳輸時間的措施來提高傳輸結果的可靠性。其通信的性能指標考慮如下:(1)速率烈度速報系統(tǒng)數據通信可采用兩種方式，一種是實時傳輸，另一種為事件記錄傳輸。實時傳輸時，以常規(guī)3通道、24bit、100sps的臺站觀測設備性能考慮，則其通信速率的基本要求是有≥7.2kbps的穩(wěn)定信道。對于事件傳輸，按10min給出速報結果考慮，要求地震發(fā)生后10min內將觀測記錄傳輸到數據處理中心。同樣以3通道、24bit、100sps的臺站觀測設備性能考慮，對于像汶川地震規(guī)模的地震，在強有感范圍內，記錄的持續(xù)時間不超過3min，其記錄的數據量1296kbit，在記錄結束后，將有近7min的時間可用于數據傳輸，則只要有3.1kbps穩(wěn)定的通信速率，即可滿足要求。(2)誤碼率由于地震烈度速報可采用效驗機制，對于誤碼率的要求，可低于預警系統(tǒng)，這里設定為10－6，實際應用中還可更低。對于3通道采樣率100sps的24bit數采，其含義為在每個小時傳送的數據中，產生錯誤的數據量少于25.2個，這種傳輸錯誤將通過效驗機制糾正。誤碼率的測試與預警系統(tǒng)相同。(3)時延。時延的大小并不會影響烈度速報系統(tǒng)功能的實現。因此，對于烈度速報臺網的通信，時延不作要求。(4)抗毀需求。與預警系統(tǒng)僅僅只利用前10s地震記錄不同，烈度速報需要利用整個觀測記錄來計算觀測點的烈度值。如果地震造成通信中斷，則采用實時傳輸的烈度速報臺僅能將通信中斷前的數據回傳，而采用事件傳輸方式的烈度速報臺，數據全部丟失，數據不完整或缺失將影響烈度速報系統(tǒng)功能的實現。因此，要保證獲取極震區(qū)烈度速報觀測數據，衛(wèi)星通信是必須的。由于衛(wèi)星通信設備的使用費昂貴，只能有部分臺站實現衛(wèi)星通信，這就需要考慮合理的衛(wèi)星通信臺站布設，以盡可能少的衛(wèi)星通信臺站滿足烈度速報系統(tǒng)基本功能的需求。造成地面通信中斷的主要原因為建筑物的倒塌、山體滑坡以及地面開裂。地震烈度在Ⅷ度以上，可產生上述震害現象。因此，衛(wèi)星通信臺站應布設在Ⅷ度以上震區(qū)。雖然我們不知道未來地震Ⅷ度以上震區(qū)的分布，但對于不同的震級強度，可以估計Ⅷ度以上震區(qū)的大小，衛(wèi)星通信臺站的布設應使在發(fā)生可產生地震烈度大于Ⅷ度以上區(qū)域的地震時，有一個衛(wèi)星通信臺站落在Ⅷ度以上區(qū)域內。一般而言，當震級達到6級時，就出現Ⅷ度破壞區(qū)域，其Ⅷ度區(qū)的面積不大于100km2(孫繼浩，2011)，如果要使衛(wèi)星通信臺站落到Ⅷ度區(qū)內，則衛(wèi)星通信臺站的間距應小于10km。在我國，這實際上已超過烈度速報臺網可布設的密度。如果我國以20km的間距布設烈度速報臺網，這相當于在云南全省布設1000個臺站，如果其中有1/4的臺站，即250個臺站采用衛(wèi)星通信，臺站的間距已達到60km，相當于3600km2內有一個衛(wèi)星通信臺站，但250個衛(wèi)星通信臺仍是個比較龐大的數量，且這種密度已很難滿足烈度速報基本功能的需求。因此，平均布設衛(wèi)星通信臺站是不可取的，應該從地震發(fā)生的特點來尋求問題的解決方案。從以往的震害經驗來看，對通信系統(tǒng)產生沖擊的一般是7級以上的地震，而7級以上地震都有明確的構造背景，如果僅在可發(fā)生大地震的斷層帶布設衛(wèi)星通信臺站，則衛(wèi)星臺密度就可加大，能得到更好的烈度速報效果。以汶川地震為例，其斷層為龍門山斷裂帶，斷層破裂長度約300km、寬度最大30km。按40km的臺間距圍繞斷層布設衛(wèi)星通信臺站，則只需16個臺站即可將汶川地震極震區(qū)的狀況作很好的描述。因此，通過在具有發(fā)生大地震危險性的斷層帶上布設衛(wèi)星通信烈度速報臺，就可以滿足在烈度速報臺網實現烈度速報基本功能、抗擊大地震沖擊的要求。

適用于地震預警系統(tǒng)和烈度速報系統(tǒng)的通信模式

1地震預警系統(tǒng)數據通信模式

有線通信具有抗干擾能力強、通信質量穩(wěn)定可靠的特點。在有線通信中，光纖通信已替代傳統(tǒng)的金屬線纜，應用于通信主干網、各種支線通信甚至局域網中。經過多年的發(fā)展，在通信技術方面，SDH技術已成為主流，以往在測震臺網中有較廣泛應用的DDN專線技術已被通信公司逐步淘汰。同步數字體系(SynchronousDigitalHierarchy，簡稱為SDH)，是一種基于時分復用的同步數字透明傳輸技術。SDH對網絡單元接口有嚴格的規(guī)范要求，具有全球統(tǒng)一的網絡節(jié)點接口。SDH網絡具有較強的生存率，由于嚴格同步，保證了整個網絡穩(wěn)定可靠，誤碼率低。從“十五”開始，中國地震局建立了基于SDH的全國地震信息網絡，許多地震觀測臺站實現了數據的SDH網絡傳輸。由運營商提供的無線通信目前有兩類，其一是還在快速發(fā)展的移動通信，其二是衛(wèi)星通信。(1)移動通信投入商用的移動通信已發(fā)展到第三代3G通信，在我國，目前3G通信還處于普及之中，2G通信仍然在大量使用。在第二代移動通信發(fā)展的GPRS、CDMA1x數據傳輸技術中，CDMA1x具有比GPRS更大的帶寬，最高峰值速率可達307.2kbps。從理論上講2G通信完全可以滿足地震觀測實時數據的傳輸(7.2kbps)，但由于語音和數據共享信道，隨著網絡用戶數量增加，每個用戶可以使用的帶寬也將降低，導致數據傳輸的不穩(wěn)定。但由于無線移動通信組網方便，在正常情況下，如沒有通信量的突然增加，利用CDMA1x基本可以滿足地震觀測實時數據的傳輸(7.2kbps)，因此，在我國地震觀測中CDMA1x也有應用，尤其是現場應急地震流動觀測。

3G通信是工作在2GHz頻段的寬帶移動通信系統(tǒng)(紀越峰等，2002)。相比于2G移動通信，其數據傳輸速率有了大幅提升，最高傳輸速率達14Mbps。原則上，在3G信號正常的情況下，3G通信已能很好地支持地震觀測實時傳輸。但3G通信也是多用戶共享帶寬，也存在2G通信隨用戶數量增加傳輸速率降低的問題，一旦通信量突然大量增加，會出現堵塞現象，則通信的質量將嚴重下降。我國運行的3G標準有3個，即中國移動運營的TD-SCDMA、中國聯通運營的WCDMA和中國電信運營的CDMA2000。相比之下，中國電信運營的CDMA2000覆蓋面最廣，信號質量最好，實際測試顯示其具有良好的實時地震數據傳輸能力。(2)衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉發(fā)或反射無線電波，在2個或多個地面站之間進行通信。目前可用于公共網絡通信的衛(wèi)星主要有VSAT和BGAN衛(wèi)星系統(tǒng)。衛(wèi)星通信具有通信距離遠、使用成本與通信距離無關的特點。由于衛(wèi)星通信的電磁波主要在大氣層以外的宇宙空間傳播，而宇宙空間被認為是無影響的均勻介質，因此，通信信號穩(wěn)定、通信質量可靠。但衛(wèi)星通信也存在時延長、投資大、使用費用高等不足。①VSAT衛(wèi)星系統(tǒng)VSAT衛(wèi)星通信技術是20世紀80年代興起的，我國主要是采用亞洲2號通信衛(wèi)星?！熬盼濉逼陂g，根據國家數字地震臺網建設需求，中國地震局建立了通信范圍覆蓋全國的專用VSAT衛(wèi)星通信網(中國地震局監(jiān)測預報司，2003)。地震衛(wèi)星通信網主站設在北京，設計能力為800～1000個遠端VSAT小站，它主要承擔了國家和首都圈地震臺網數字地震數據的傳輸、地殼運動基準臺站(GPS臺站)數據的傳輸、地震應急通信等。目前已有多個VSAT衛(wèi)星小站遍布全國各地，其地理位置北至黑龍江黑河，南至西沙群島，東至烏蘇里江，西至新疆塔什庫爾干。VSAT衛(wèi)星需要精確對星，天線體積較為龐大，直徑一般在1.2m。在強烈地震沖擊下，很難正常工作。②BGAN衛(wèi)星通信BGAN是國際海事衛(wèi)星組織所主導的寬頻全球區(qū)域網絡系統(tǒng)(BroadbandGlobalAreaNetworkSys-tem)的第四代衛(wèi)星通信系統(tǒng)。它是基于IP技術的移動衛(wèi)星寬帶數據通信業(yè)務，提供可靠的、高速的數據解決方案(最高速率可達144kbps)。BGAN衛(wèi)星通信具有天線尺寸小、容易對星，采用全向天線，可實現動中通，因此，具有良好的抗震性能。雖然通信設備投入不高，但使用費用高昂，僅能短時間應急使用。

在通信的質量、性能上，全光纖SDH技術應該說是所有通信技術中最優(yōu)異的，完全可以滿足預警臺站的數據通信要求，是最可取的通信模式。從性能上講，DDN技術也能很好地滿足地震預警數據傳輸的需求，但隨著SDH技術的不斷推廣應用，通信運營商對DDN的支持將逐漸減弱，其投入的設備面臨使用期內淘汰的風險。但SDH最小帶寬2Mbps，相對于7.2kbps的預警數據傳輸需求而言，浪費較大。相比于有線通信，無線通信除不用鋪設通信線纜，建設簡便且使用費低廉外，在速率、穩(wěn)定性、質量等方面都較有線通信差。由于衛(wèi)星通信費用高昂，在必須采用無線通信時，宜選擇3G通信中的CDMA2000或者WCDMA系統(tǒng)，臺站移動信號應不小于－50dBm。在有線通信和移動通信都不可達到的地方，使用VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)。一般通信時采用的都是帶寬共享機制，有線通信的大帶寬保證了不易出現通信堵塞現象，對于移動通信而言，其帶寬容量按正常狀況下設計，但遇突發(fā)事件時，用戶短時間集中上網，大幅突破正常容量，造成每個用戶可使用帶寬嚴重下降，通信不暢。而地震就屬這種突發(fā)事件，為保障地震時預警臺站數據通信的帶寬需求，在信道上應開辟預警臺站數據通信專門帶寬通道，為預警臺站留有足以保證地震實時數據正常傳輸的帶寬。這種機制的安排對于移動通信尤為重要。就實現預警系統(tǒng)功能而言，采用衛(wèi)星通信并不能增強預警系統(tǒng)抗擊地震沖擊的能力，但可以增加獲取的地震信息量。為了獲取更多的地震信息，需要適當配置一些衛(wèi)星通信臺站，但在極震區(qū)，在激烈震動下，常規(guī)的VSAT通信設備不能準確對星，因此，應采用對星更簡便的BGAN衛(wèi)星通信技術。但BGAN衛(wèi)星使用費非常高昂，45元/分鐘，應考慮將BGAN通信作為地面通信的一種備份使用，在地面通信正常時，通信由地面系統(tǒng)完成，當地面通信中斷時，立刻轉為衛(wèi)星通信。

2烈度速報系統(tǒng)數據通信模式

烈度速報臺站對數據傳輸的實時性要求比預警系統(tǒng)要低，因此，適用于預警系統(tǒng)的通信方式都適用于烈度速報系統(tǒng)。從降低運行成本考慮，在有3G網絡(CDMA2000、WCDMA)覆蓋的地方，應考慮采用3G網絡?？梢赃M行事件傳輸的通信方式有很多，只要滿足能在地震發(fā)生后10min內將數據傳輸到處理中心即可，但采用在線通信方式更有利于后期臺網運行維護。利用SDH網絡實現臺站事件的數據傳輸在技術上不存在問題，但在SDH網絡可以應用時，臺站數據采用實時傳輸將更直觀有效。在我國，CDMA1x已大量應用于強震動臺站事件數據傳輸，且運行狀況良好。但隨著3G網絡的普及，對CDMA1x的支持將會被逐漸放棄。因此，在有3G網絡的地區(qū)，采用3G網絡不僅會得到越來越強的技術支持，而且其通信速率也高許多，利于盡快回傳事件記錄。

與地震預警僅能利用地震初始幾秒的記錄不同，要可靠地確定地震烈度，需要盡可能完整的地震動記錄。在大震導致地面通信系統(tǒng)破壞時，利用衛(wèi)星通信將地震觀測數據傳送到數據中心非常必要。在地面通信中斷的情況下，采用VSAT衛(wèi)星或者BGAN衛(wèi)星通信技術來實時傳送地震動數據，或者傳送事件數據，在技術上不存在問題，但無論前期投入還是后期維護，成本都會很高，應該尋求其它的衛(wèi)星通信方式。烈度速報系統(tǒng)通過對地震動記錄的處理，獲取了一系列用于進行烈度速報的參數。采用實時數據傳輸或者事件數據傳輸時，一般是將這種處理的功能設置在數據中心。如果將數據處理的功能設置在臺站，將處理得到的參數傳送到數據中心，則臺站數據傳送的量將得以極大的縮減，這時，就可以利用我國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的通信功能實現烈度速報數據的衛(wèi)星通信。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，該系統(tǒng)不僅具有定位、授時功能，還具有獨特的通信功能，用戶可以一次傳送200個漢字的短報文信息，能夠滿足傳輸地震烈度參數的要求(姚作新，2012)。對于需要配置衛(wèi)星通信的烈度臺站，同時配備地面通信和北斗衛(wèi)星雙系統(tǒng)，正常情況下，臺站的數據通信通過地面通信系統(tǒng)完成，北斗衛(wèi)星通信僅在地面通信系統(tǒng)遭受破壞時啟動。

討論

1烈度速報臺數據在預警中的應用

雖然地震預警臺站要求盡可能密集布設，但由于臺站建設環(huán)境要求嚴、成本高，在臺網的密度上會比烈度速報臺網要小。將烈度速報臺應用于地震預警中，可增加預警系統(tǒng)獲取地震信息的能力。烈度速報臺與預警臺最大的區(qū)別在于，烈度速報臺對數據傳輸實時性的要求比預警系統(tǒng)低。當然，可以參照預警系統(tǒng)的要求提高烈度速報臺網數據通信的性能，但由此而帶來的是烈度速報臺網維護成本的增加。應探討在不改變烈度速報臺運行模式的情況下，應用烈度臺的觀測數據。如前所述，實現烈度速報功能的數據傳輸可采取實時或者事件傳輸的模式。對于實時傳輸方式，可直接應用于預警數據的處理中。因此，需要探討的是非實時傳輸數據時烈度臺站數據在預警中的應用。預警的數據處理是要從地震波中提取可用于反映地震源特征的一系列參數，實時傳輸數據時，是將這種處理設置在數據中心。如果在臺站配置數據處理終端，對地震波進行預警參數的提取，然后發(fā)回數據中心，則只要臺站與數據中心的通信聯絡不中斷，在數據中心端獲取的預警參數與由中心處理得到的參數將不存在差異。在采用移動通信CMDA1x或者3G作為事件數據傳輸方式時，臺站與數據中心的通信始終是在線的。因此，烈度速報臺站采用移動通信傳輸事件數據模式時，可利用通信信道一直在線的特點，在臺站配置數據處理終端，通過傳送預警參數的方式，實現烈度速報臺站數據在預警中的應用。

2先進通信技術的應用

通信技術發(fā)展非常迅速，在進行相關規(guī)劃時，雖然要采用成熟的技術，但也要有一定的預見性，避免采用即將過時的技術，造成投入的設備在使用期限內就被淘汰。目前，有兩個新的通信技術值得關注，其一是IPv6，另外一個就是第四代移動通信系統(tǒng)。4.2.1IPv6技術目前網絡通信使用的是IPv4技術，它的最大問題是網絡地址資源有限，且分配嚴重不均，在總共40億個地址中，北美占了30億個，而亞洲只有4億個，到2012年，中國的IP地址資源將會枯竭。IPv6技術的提出主要就是為解決IPv4地址資源不足的問題。IPv6地址量理論上達到2128個，幾近無限。因此，從長遠來看，IPv6是個完整的解決方案。但IPv6從提出到現在已近20年，一直未能進入實用，原因主要在于，IPv6不能兼容IPv4，要將IPv4過渡到IPv6，前期巨大的投入將被放棄，這是運營商和廣大網絡使用者所不能承受的;此外，一些其它技術的應用也較大程度地減緩了IP資源消耗的速度，如NAT。另外，也有一些新技術，如suIP(超級IP)(孫文勝等，2008)、IPv9(胡順等，2008)，能基于前期投入的基礎上發(fā)展，因此，IPv6最終是否能得到普及，并不明朗。但IPv6已被確立為我國下一代互聯網技術，在預警系統(tǒng)和烈度速報系統(tǒng)相應的設備中通過軟件的方法實現對IPv6的支持，將有利于今后網絡的過渡，保護投資。4.2.2第四代移動通信技術移動3G技術在我國還處于推廣階段，但移動4G技術已基本成熟，中國移動正開展大規(guī)模商用試驗，4G的應用也應有所考慮，因此，在選用3G技術時，應考慮今后的升級。

3政策法律保障

預警和烈度臺站觀測數據通過公共通信信道傳輸。實際上，不僅僅網絡的故障、通信設施的損害會造成通信的中斷，當通信量突然大幅度增加時，信道的擁堵也會造成通信的中斷。地震事件的發(fā)生往往會導致通信量的暴增，堵塞信道，造成在最需要地震觀測數據時不能正常傳輸。為保證地震觀測數據在通信量突然暴增的情況下仍正常傳輸，需要在政策、法律的層面上賦予預警和烈度數據優(yōu)先傳輸的權利，在通信系統(tǒng)中為地震觀測數據設置特殊機制，預留特殊的固定帶寬，解決通信堵塞導致的地震觀測數據傳輸中斷的問題。5結論快速可靠的數據通信是預警系統(tǒng)和烈度速報系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，通過分析預警系統(tǒng)和烈度速報系統(tǒng)對通信性能的需求，本文結合目前可以利用的公共通信手段，討論了能保證預警和烈度速報需求的通信模式，得到以下一些結論:(1)采用光纖SDH技術的通信方式，是預警系統(tǒng)數據傳輸的最優(yōu)選擇。不僅可獲得優(yōu)異的通信效果，并且由于SDH技術是未來發(fā)展的主要方向，保證了設備的投入有較長期的使用保障。(2)從實現預警的功能考慮，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應用并不能增強預警系統(tǒng)的抗沖擊能力。因此，不需要為增強預警系統(tǒng)抗沖擊能力而配置衛(wèi)星通信預警臺站。(3)烈度速報系統(tǒng)的通信可采用光纖SDH技術，但從降低運行費用考慮，宜采用3G移動通信系統(tǒng)，并采用事件傳輸模式。(4)使用衛(wèi)星通信方式可增強烈度速報系統(tǒng)抗擊大震沖擊的能力，因此，應布設衛(wèi)星通信烈度速報臺站，這些臺站應配置衛(wèi)星通信和地面通信雙系統(tǒng)，衛(wèi)星通信僅在地面通信中斷時啟用。從降低建設投入和運行費用考慮，衛(wèi)星通信臺宜采用北斗衛(wèi)星短消息通信方式。通過將數據處理從中心端前移到臺站端，提取必要的烈度速報參數，通過短消息發(fā)送到中心。(5)通過將數據處理功能前移到臺站端，基于在線的移動通信模式，對于非實時傳輸地震動數據的烈度速報臺站，可實現其觀測信息的預警應用，增強預警系統(tǒng)的能力。(6)IPv6技術雖然推廣應用緩慢，但仍有必要在通信設備中加入對IPv6的支持，以保護建設的投入。(7)應從政策和法律方面確定預警系統(tǒng)和烈度速報系統(tǒng)數據通信的優(yōu)先權，在信道上保留足以確保地震動數據高質量穩(wěn)定傳輸的帶寬，避免在突發(fā)事件發(fā)生時，通信擁堵導致預警系統(tǒng)和烈度速報系統(tǒng)數據通信不暢甚至中斷。（本文作者：崔建文、林國良、劉瓊仙、楊黎薇、徐碩 單位：云南省地震局）