隨著信息技術在各行各業應用的不斷深入,有關地震監測、地震信息服務、地震應急等技術也開始向網絡化、數字化邁進。在中國地震局的”十五”項目建設期間,各級地震部門通過一系列的工程建設,使防震減災能力向信息化網絡邁進了一大步。在過去的幾年中,四川省地震信息服務系統已經建成,這為四川省在地震行業內部實現VOIP軟交換奠定了網絡技術平臺,在利用地震信息網絡的基礎之上建立VOIP軟交換系統,實現了四川全省31個地震信息節點、其它各省地震局以及中國地震局之間的IP長途語音通訊。

1　VOIP的基本原理
VOIP技術是一種建立在IP技術上以網絡為傳輸平臺的以電路交換方式傳輸語音的技術。這種技術首先將模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列處理后,實現讓該語音數據在IP網絡上進行傳輸,它擴展了傳統電話網傳輸語音的模式,是一種分組化、數字化的語音傳輸技術。VOIP的基本原理是,首先對語音信號進行模擬—數字轉換,將模擬語音信號轉換為數字語音信號;其次進行數字—IP語音包轉換,通過語音壓縮算法對數字語音信號進行壓縮、編碼處理,然后送入網絡處理器,經過添加包頭、時標、地址及控制信息,封裝成IP語音包;通過IP網絡把IP語音包傳輸到目的端;之后在接受端進行IP語音包—數字轉換,目的端(接受端)的VOIP設備將接收到的IP語音包由解碼器將IP語音包解壓,然后將解碼信號還原成原來的語音信號;最后,進行數字—模擬轉換,播放驅動器將數字語音還原成模擬信號,通過揚聲器播出,從而達到由IP網絡傳送語音的目的。將數字語音轉換為模擬語音流程如圖1所示。

2　VOIP技術在地震領域的應用
網絡結構
可以充分利用現有的網絡資源,組建VOIP軟交換系統,實現在地震行業內網絡中開展語音通訊業務。這里介紹四川省地震系統所采用的技術構架。
(1)在四川省地震系統內安裝VOIP軟交換系統,通過四川省地震局建立的IP通信網絡中心節點,實現四川省地震信息IP電話網絡的網絡管理功能;
(2)組建四川省地震局區域中心和31個地震信息節點的IP電話網絡,實現省內各節點以及與各省地震局和中國地震局之間的IP電話通信。VOIP網絡拓撲結構如圖2所示。

網絡通信平臺
以四川省地震信息服務系統信息網絡平臺為基礎,安裝了VOIP軟交換系統,實現四川省地震局、四川省內31個地震信息節點和中國地震局之間的IP長途語音通訊。四川省地震信息服務系統網絡采用星型網絡拓撲結構,由四川省區域中心、5個大中城市節點、9個縣級節點和17個臺站信息節點構成。區域中心通過網通的8M光纖、電信6M光纖接入公共網絡Internet,31個信息節點通過ADSL接入公共網絡Internet,其中要傳輸測震數據的節點采用SDH搭架專線信道線路,區域中心與中國地震局及31個信息節點采用已經建立的VPN專用網。在四川省地震信息服務系統的基礎上,依托VPN專線的網絡基礎平臺,利用冗余帶寬,建立覆蓋四川省31個地震信息節點的VOIP軟交換系統,連接區域中心和31個信息節點構建IP電話語音通訊業務,從而實現四川省地震局、全省31個信息節點和中國地震局之間的IP長途語音通訊。通過VOIP系統的建設,促進數據、語音、傳真的處理和傳輸在地震系統內的高度集成,使網絡資源得到充分利用。四川省地震信息網絡拓撲結構如圖3所示。

話機號碼及地址分配
(1)IP話機號碼的分配。為實現VOIP軟交換系統在地震行業內部的統一管理,IP話機號碼由中國地震局統一分配,中國地震局為四川省地震局分配號碼共500個,號碼區間為61000～61500。為四川省地震局區域中心內規劃了100個號碼,號碼區間為61000～61099;四川省行政區域內的21個市州,為每個市州規劃了15個號碼,號碼區間為61100～61500。具體情況是,四川省地震局內配置IP話機41臺,按照四川省地震局內相關部門的各種需求和各信息節點安全考慮的原則,在四川省地震局大樓的科監處、震防處、應急處、信息中心、前兆臺網部、測震臺網部等10個部門分別配置一臺IP話機;四川省內31個地震信息節點每個節點配置一臺IP話機,話機號碼按照一個話機對應一個話機號碼進行分配。

(2)話機IP地址的分配。傳統電話是模擬型電話,是以純粹的音頻信號在線路上傳送。相比傳統模擬電話來講,IP電話是一種數字電話,語音信號在傳送之前要進行數字量化處理,然后轉換成小帶寬的數據流,最后通過公共網絡進行傳送。因此,IP電話要利用公共網絡進行語音的傳輸,按照TCP/IP協議進行實時傳送語音信息,所以必然要求賦予每個IP電話一個Internet上可識別的地址,及IP地址,作為在Internet上的唯一標志。根據四川省地震局ADSL(VPN)網絡規劃,我們將區域中心話機的IP地址分配為所在辦公室的網段內;將節點話機IP地址分配為當地局域網網段最后一位為10的IP地址 (比如邛崍市地辦的IP話機地址為10.××. ××.×××)。

系統的硬件平臺
四川省地震局VOIP硬件平臺由三部分組成:(1)媒體網關控制器;(2)媒體代理服務器;(3)營業記帳系統。通過采用3臺DELL2850服務器,將服務器直接接入核心交換器,通過ADSO(VPN)接入地震行業內網絡。在區域中心配備10臺IP話機,省內31個信息節點各配備一臺IP話機作為電話終端,實現IP電話通信。四川省地震局VOIP硬件平臺拓撲結構如圖4所示。

系統的軟件平臺
四川省地震局采用了武漢中光通信的軟交換平臺來建立VOIP系統,其中采用了最大支持500線的軟交換核心平臺,部署VOIP媒體網關控制系統、應用服務系統、媒體代理服務系統、營業記帳系統和數據庫,完成整個VOIP系統的號碼注冊、通話、認證、保密等管理工作。(1)VOIP媒體網關控制系統/應用服務系統(MGC/AS)。采用武漢中光通信的軟交換平臺FHX8000作為媒體網關控制系統(MGC),以FHX7000S作為應用服務系統(AS),MGC和AS系統部署在一臺服務器上。FHX8000媒體網關控制器位于網絡的控制層面上,是VOIP軟交換軟件的核心部件,主要完成呼叫控制、認證與授權、生成呼叫、詳細記錄、基本業務,從而實現與網絡間的互通。此外,系統還提供了網管接口,使得維護人員可以通過CLI、WEB、SNMP接口對設備實施基本維護。FHX7000應用服務器在VOIP軟交換網絡中提供各種增強業務,比如提供了基本呼叫、補充呼叫和其它各種增值業務的執行和管理。FHX7000應用服務器與FHX8000媒體網關控制器相互協調,共同實現軟交換系統中的增值業務工作。VOIP網絡應用服務系統拓撲結構如圖5所示。

(2)媒體代理服務系統SBC。采用武漢中光通信的軟交換平臺FHX6600作為媒體代理服務系統(SBC)。FHX6600媒體代理服務系統SBC位于網絡的接入層面上,能夠有效解決NAT穿越難題,實現私網內設備與外界公共設備的互通,實現在防火墻后面私網用戶與公網用戶之間的通信,系統具有高可靠性、可裁減性和可移植性的優點。利用SBC穿透防火墻示意圖如圖6所示。

(3)營業帳記系統BOSS。采用武漢中光通信的軟交換平臺X9850作為營帳系統BOSS,將營帳系統和數據庫部署在一臺服務器上。X9850營帳系統是基于J2EE的B/S系統,為運營商運營業務提供相應的支持,實現費率管理、用戶管理、號碼管理、業務受理、增值業務、地市公司管理、代理商管理、綜合查詢業務等功能。

技術在地震應急中的應用
當地震發生時,通信聯絡的信息量會急劇增加,話務量在短時間內上升到平時的10倍以上,但是其接通率不足平時的一半,造成通信網絡堵塞,直接導致常規通訊(及:移動電話和固定電話)都無法正常進行。VOIP系統利用Internet為語音傳輸媒介,完全脫離于移動基站和固定電話光纜,只要有網絡的地方,就能撥打IP電話,能夠和遠在千里之外的有同樣配置的IP電話進行通訊。由此可見,IP電話通訊方式是對常規通訊方式的補充。2008年5月12日,四川省發生汶川810級特大地震,造成汶川、綿陽、成都等許多地區無線語音通信發生大面積阻塞或中斷,有線電話網也受到嚴重影響,通信不暢給抗震救災指揮工作帶來了極大影響。中國地震局在第一時間通過VOIP軟交換系統與四川省地震局的多個業務部門及其下屬多個地震臺站取得了聯系,自貢等地震信息節點通過IP電話與四川省地震局5·12指揮部取得了聯系,各節點迅速通報了當時情況和地震設備運行情況。之后,又在四川省地震局5·12指揮部、四川測震臺網中心新增部署2部IP電話,通過這套系統迅速與災區取得了聯系。5·12汶川大地震后,中國地震局通過VOIP軟交換系統在第一時間內掌握了四川省的地震災情,還依靠這套系統對抗震救災工作進行迅速部署、現場指揮,為抗震救災做出了積極貢獻。在5·12汶川大地震中,VOIP軟交換系統為中國地震局、四川省地震局和地震災區之間架起了一座新的溝通橋梁,為救災工作中通信暢通提供了輔助支持,這些說明了該系統的應用價值。

3　結語
VOIP技術利用公共網絡Internet為語音傳輸媒介,在Internet上實現語音通信,促進了網絡資源利用,降低了語音業務成本,成為常規通訊方式的一種補充,在全球范圍內得到了迅速的發展。VOIP技術應用于我國地震行業,為地震信息服務、地震應急工作做出了貢獻。