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VOIP技术在地震信息服务系统中的应用

2014/05/07 Tang

随着信息技术在各行各业应用的不断深入,有关地震监测、地震信息服务、地震应急等技术也开始向网络化、数字化迈进。在中国地震局的”十五”项目建设期间,各级地震部门通过一系列的工程建设,使防震减灾能力向信息化网络迈进了一大步。在过去的几年中,四川省地震信息服务系统已经建成,这为四川省在地震行业内部实现VOIP软交换奠定了网络技术平台,在利用地震信息网络的基础之上建立VOIP软交换系统,实现了四川全省31个地震信息节点、其它各省地震局以及中国地震局之间的IP长途语音通讯。

1 VOIP的基本原理
VOIP技术是一种建立在IP技术上以网络为传输平台的以电路交换方式传输语音的技术。这种技术首先将模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列处理后,实现让该语音数据在IP网络上进行传输,它扩展了传统电话网传输语音的模式,是一种分组化、数字化的语音传输技术。VOIP的基本原理是,首先对语音信号进行模拟—数字转换,将模拟语音信号转换为数字语音信号;其次进行数字—IP语音包转换,通过语音压缩算法对数字语音信号进行压缩、编码处理,然后送入网络处理器,经过添加包头、时标、地址及控制信息,封装成IP语音包;通过IP网络把IP语音包传输到目的端;之后在接受端进行IP语音包—数字转换,目的端(接受端)的VOIP设备将接收到的IP语音包由解码器将IP语音包解压,然后将解码信号还原成原来的语音信号;最后,进行数字—模拟转换,播放驱动器将数字语音还原成模拟信号,通过扬声器播出,从而达到由IP网络传送语音的目的。将数字语音转换为模拟语音流程如图1所示。

 数字语音转换为模拟语音流程图

2 VOIP技术在地震领域的应用
网络结构
可以充分利用现有的网络资源,组建VOIP软交换系统,实现在地震行业内网络中开展语音通讯业务。这里介绍四川省地震系统所采用的技术构架。
(1)在四川省地震系统内安装VOIP软交换系统,通过四川省地震局建立的IP通信网络中心节点,实现四川省地震信息IP电话网络的网络管理功能;
(2)组建四川省地震局区域中心和31个地震信息节点的IP电话网络,实现省内各节点以及与各省地震局和中国地震局之间的IP电话通信。VOIP网络拓扑结构如图2所示。

 四川省地震系统VO IP网络拓扑结构图

网络通信平台
以四川省地震信息服务系统信息网络平台为基础,安装了VOIP软交换系统,实现四川省地震局、四川省内31个地震信息节点和中国地震局之间的IP长途语音通讯。四川省地震信息服务系统网络采用星型网络拓扑结构,由四川省区域中心、5个大中城市节点、9个县级节点和17个台站信息节点构成。区域中心通过网通的8M光纤、电信6M光纤接入公共网络Internet,31个信息节点通过ADSL接入公共网络Internet,其中要传输测震数据的节点采用SDH搭架专线信道线路,区域中心与中国地震局及31个信息节点采用已经建立的VPN专用网。在四川省地震信息服务系统的基础上,依托VPN专线的网络基础平台,利用冗余带宽,建立覆盖四川省31个地震信息节点的VOIP软交换系统,连接区域中心和31个信息节点构建IP电话语音通讯业务,从而实现四川省地震局、全省31个信息节点和中国地震局之间的IP长途语音通讯。通过VOIP系统的建设,促进数据、语音、传真的处理和传输在地震系统内的高度集成,使网络资源得到充分利用。四川省地震信息网络拓扑结构如图3所示。

四川省地震局VO IP网络通信平台

话机号码及地址分配
(1)IP话机号码的分配。为实现VOIP软交换系统在地震行业内部的统一管理,IP话机号码由中国地震局统一分配,中国地震局为四川省地震局分配号码共500个,号码区间为61000~61500。为四川省地震局区域中心内规划了100个号码,号码区间为61000~61099;四川省行政区域内的21个市州,为每个市州规划了15个号码,号码区间为61100~61500。具体情况是,四川省地震局内配置IP话机41台,按照四川省地震局内相关部门的各种需求和各信息节点安全考虑的原则,在四川省地震局大楼的科监处、震防处、应急处、信息中心、前兆台网部、测震台网部等10个部门分别配置一台IP话机;四川省内31个地震信息节点每个节点配置一台IP话机,话机号码按照一个话机对应一个话机号码进行分配。

(2)话机IP地址的分配。传统电话是模拟型电话,是以纯粹的音频信号在线路上传送。相比传统模拟电话来讲,IP电话是一种数字电话,语音信号在传送之前要进行数字量化处理,然后转换成小带宽的数据流,最后通过公共网络进行传送。因此,IP电话要利用公共网络进行语音的传输,按照TCP/IP协议进行实时传送语音信息,所以必然要求赋予每个IP电话一个Internet上可识别的地址,及IP地址,作为在Internet上的唯一标志。根据四川省地震局ADSL(VPN)网络规划,我们将区域中心话机的IP地址分配为所在办公室的网段内;将节点话机IP地址分配为当地局域网网段最后一位为10的IP地址 (比如邛崃市地办的IP话机地址为10.××. ××.×××)。

系统的硬件平台
四川省地震局VOIP硬件平台由三部分组成:(1)媒体网关控制器;(2)媒体代理服务器;(3)营业记帐系统。通过采用3台DELL2850服务器,将服务器直接接入核心交换器,通过ADSO(VPN)接入地震行业内网络。在区域中心配备10台IP话机,省内31个信息节点各配备一台IP话机作为电话终端,实现IP电话通信。四川省地震局VOIP硬件平台拓扑结构如图4所示。

 四川省地震局VOIP硬件平台拓扑图

系统的软件平台
四川省地震局采用了武汉中光通信的软交换平台来建立VOIP系统,其中采用了最大支持500线的软交换核心平台,部署VOIP媒体网关控制系统、应用服务系统、媒体代理服务系统、营业记帐系统和数据库,完成整个VOIP系统的号码注册、通话、认证、保密等管理工作。(1)VOIP媒体网关控制系统/应用服务系统(MGC/AS)。采用武汉中光通信的软交换平台FHX8000作为媒体网关控制系统(MGC),以FHX7000S作为应用服务系统(AS),MGC和AS系统部署在一台服务器上。FHX8000媒体网关控制器位于网络的控制层面上,是VOIP软交换软件的核心部件,主要完成呼叫控制、认证与授权、生成呼叫、详细记录、基本业务,从而实现与网络间的互通。此外,系统还提供了网管接口,使得维护人员可以通过CLI、WEB、SNMP接口对设备实施基本维护。FHX7000应用服务器在VOIP软交换网络中提供各种增强业务,比如提供了基本呼叫、补充呼叫和其它各种增值业务的执行和管理。FHX7000应用服务器与FHX8000媒体网关控制器相互协调,共同实现软交换系统中的增值业务工作。VOIP网络应用服务系统拓扑结构如图5所示。

VO IP网络应用服务系统拓扑图

(2)媒体代理服务系统SBC。采用武汉中光通信的软交换平台FHX6600作为媒体代理服务系统(SBC)。FHX6600媒体代理服务系统SBC位于网络的接入层面上,能够有效解决NAT穿越难题,实现私网内设备与外界公共设备的互通,实现在防火墙后面私网用户与公网用户之间的通信,系统具有高可靠性、可裁减性和可移植性的优点。利用SBC穿透防火墙示意图如图6所示。

 利用SBC穿透防火墙示意图

(3)营业帐记系统BOSS。采用武汉中光通信的软交换平台X9850作为营帐系统BOSS,将营帐系统和数据库部署在一台服务器上。X9850营帐系统是基于J2EE的B/S系统,为运营商运营业务提供相应的支持,实现费率管理、用户管理、号码管理、业务受理、增值业务、地市公司管理、代理商管理、综合查询业务等功能。

技术在地震应急中的应用
当地震发生时,通信联络的信息量会急剧增加,话务量在短时间内上升到平时的10倍以上,但是其接通率不足平时的一半,造成通信网络堵塞,直接导致常规通讯(及:移动电话和固定电话)都无法正常进行。VOIP系统利用Internet为语音传输媒介,完全脱离于移动基站和固定电话光缆,只要有网络的地方,就能拨打IP电话,能够和远在千里之外的有同样配置的IP电话进行通讯。由此可见,IP电话通讯方式是对常规通讯方式的补充。2008年5月12日,四川省发生汶川810级特大地震,造成汶川、绵阳、成都等许多地区无线语音通信发生大面积阻塞或中断,有线电话网也受到严重影响,通信不畅给抗震救灾指挥工作带来了极大影响。中国地震局在第一时间通过VOIP软交换系统与四川省地震局的多个业务部门及其下属多个地震台站取得了联系,自贡等地震信息节点通过IP电话与四川省地震局5·12指挥部取得了联系,各节点迅速通报了当时情况和地震设备运行情况。之后,又在四川省地震局5·12指挥部、四川测震台网中心新增部署2部IP电话,通过这套系统迅速与灾区取得了联系。5·12汶川大地震后,中国地震局通过VOIP软交换系统在第一时间内掌握了四川省的地震灾情,还依靠这套系统对抗震救灾工作进行迅速部署、现场指挥,为抗震救灾做出了积极贡献。在5·12汶川大地震中,VOIP软交换系统为中国地震局、四川省地震局和地震灾区之间架起了一座新的沟通桥梁,为救灾工作中通信畅通提供了辅助支持,这些说明了该系统的应用价值。

3 结语
VOIP技术利用公共网络Internet为语音传输媒介,在Internet上实现语音通信,促进了网络资源利用,降低了语音业务成本,成为常规通讯方式的一种补充,在全球范围内得到了迅速的发展。VOIP技术应用于我国地震行业,为地震信息服务、地震应急工作做出了贡献。

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