吳亞忠

淺析福建高速公路通信系統(tǒng)技術(shù)體制的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

吳亞忠

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計院，福州350004）

摘要本論文簡要介紹了SDH、OTN、程控交換、軟交換技術(shù)的特點和優(yōu)缺點，結(jié)合目前高速公路通信系統(tǒng)中傳輸網(wǎng)、語音系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和規(guī)劃，以高速公路通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求為出發(fā)點，淺析了基于SDH、程控交換的通信系統(tǒng)技術(shù)體制向OTN、軟交換技術(shù)為核心的技術(shù)體制平滑演進的原因。

關(guān)鍵詞通信系統(tǒng)SDHOTN程控交換軟交換

1　前言

自從1997年12月福建第一條高速公路泉廈高速公路建成通車起，作為高速公路機電系統(tǒng)的”三大”系統(tǒng)之一的通信系統(tǒng)，就是福建省高速公路的運營和管理、收費和監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。構(gòu)建一個安全、穩(wěn)定、高效、易于擴展和維護管理的通信網(wǎng)絡(luò)，是高速公路通信網(wǎng)建設(shè)的目標。而隨著傳統(tǒng)的語音、收費和監(jiān)控業(yè)務(wù)及其他的呼叫業(yè)務(wù)、CATV系統(tǒng)和會議電視系統(tǒng)等業(yè)務(wù)需求發(fā)展，通信系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)和語音交換技術(shù)體制也隨著相應(yīng)發(fā)展。

2　通信傳輸技術(shù)發(fā)展和規(guī)劃

福建省高速公路通信傳輸網(wǎng)絡(luò)由骨干層通信網(wǎng)和路段本地接入網(wǎng)兩級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。省通信中心至各路段通信中心之間傳輸網(wǎng)絡(luò)為骨干傳輸網(wǎng)，是省中心、市中心和分中心之間構(gòu)建起來的光纖數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，是全省傳輸網(wǎng)絡(luò)的核心部分，為監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、視頻圖像、語音網(wǎng)、辦公自動化等綜合系統(tǒng)提供傳輸通道。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1　福建省高速公路通信系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.1原有傳輸網(wǎng)技術(shù)體制 （SDH）

2014年之前，福建省高速公路通信傳輸設(shè)備選用以SDH為基礎(chǔ)的MSTP多業(yè)務(wù)傳輸平臺產(chǎn)品。采用EOS技術(shù)，主干節(jié)點ADM設(shè)備采用STM-16等級（2.5G） 設(shè)備，接入層按需采用STM-16或 STM-4 （622M）等級設(shè)備。

MSTP技術(shù)，是基于SDH的光傳輸技術(shù)。它可在同一傳輸系統(tǒng)中，同時實現(xiàn)對PDH業(yè)務(wù)、SDH業(yè)務(wù)、IP業(yè)務(wù)和ATM業(yè)務(wù)的多業(yè)務(wù)傳送。它具有傳統(tǒng)SDH所具有的組網(wǎng)靈活、網(wǎng)絡(luò)保護完備、強大的網(wǎng)管能力等優(yōu)良特性，較好地解決了特別是城域傳輸網(wǎng)中的多業(yè)務(wù)同一平臺傳輸?shù)膯栴}，是目前應(yīng)用最為廣泛的光傳輸技術(shù)。我國各省高速公路通信網(wǎng)絡(luò)中，MSTP應(yīng)用廣泛。但基于

SDH的MSTP傳輸技術(shù)存在如下缺點：每個MSTP設(shè)備的以太網(wǎng)處理板卡需要對每個業(yè)務(wù)進行MAC地址查詢，隨著環(huán)路上的節(jié)點增加，查詢MAC地址表速度下降，處理性能明顯下降；對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成較大的帶寬浪費，在傳輸視頻業(yè)務(wù)時這種帶寬的浪費尤其嚴重；不能對基于以太網(wǎng)的用戶提供多等級具有質(zhì)量保障的服務(wù)，服務(wù)類型屬于面向非連接，不能提供端到端的質(zhì)量保障。

2.2SDH傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

福建省高速公路SDH骨干網(wǎng)形成“目”字形拓撲結(jié)構(gòu)，“目”形結(jié)構(gòu)主要由A環(huán)、B環(huán)、C環(huán)三個MSP環(huán)組成。另外還將形成一個核心環(huán)（MSP環(huán)）和一個D環(huán)（PP環(huán)）。

圖2　SDH骨干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

2.3現(xiàn)有傳輸網(wǎng)技術(shù)體制 （OTN）

隨著福建高速公路高清視頻、信息化、互動服務(wù)、云計算等新興業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了前所未有的挑戰(zhàn)，有了大顆粒（Gb/s量級）的電路調(diào)度需求。而SDH不能滿足新興業(yè)務(wù)對帶寬的更高需求，直接反映為對傳送網(wǎng)能力和性能的要求。OTN技術(shù)由于能夠滿足各種新興業(yè)務(wù)需求，從2014年泉州灣跨海大橋項目起，逐漸成為福建省高速公路通信傳輸方案新選擇。

OTN是光傳送網(wǎng)，是從傳統(tǒng)的波分技術(shù)演進而來，主要加入了智能光交換功能，可以通過數(shù)據(jù)配置實現(xiàn)光交叉而不用人為跳纖，大大提升了波分設(shè)備的可維護性和組網(wǎng)的靈活性。同時，新的OTN網(wǎng)絡(luò)也在逐漸向更大帶寬，更大顆粒，更強的保護演進。OTN的主要優(yōu)點是完全向后兼容，它可以建立在現(xiàn)有的SONET/SDH管理功能基礎(chǔ)上，不僅提供了存在的通信協(xié)議的完全透明，而且還為WDM提供端到端的連接和組網(wǎng)能力。OTN概念涵蓋了光層和電層兩層網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)繼承了SDH和WDM的雙重優(yōu)勢，可提供多種客戶信號封裝和透明傳輸，大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉，具有強大的開銷和維護管理能力。

隨著高速公路信息通信網(wǎng)的全國性互聯(lián)，承載在省級高速公路傳輸網(wǎng)上的業(yè)務(wù)（行業(yè)內(nèi)部管理信息、監(jiān)控信息等）將日益增多，基于ROADM（光域交叉）的OTN設(shè)備可逐步布設(shè)，滿足未來的發(fā)展需求。

2.4OTN骨干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)高速公路業(yè)務(wù)匯聚特點，隨著福建省高速公路“十一五”跨“十二五”和“十二五”新開工項目項目，OTN光傳輸骨干網(wǎng)節(jié)點逐步建設(shè)。省數(shù)據(jù)中心為總的業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點，即省匯聚節(jié)點。福州西站點、寧德站點、南平興田（武夷山）站點、三明南站點、莆田站點、泉州西站點、廈門站點、漳州站點和龍巖站點等九地市的信息均向數(shù)據(jù)中心站點傳送匯聚。接入網(wǎng)則可選擇OTN、MSTP、PTN等多種技術(shù)體制構(gòu)建，應(yīng)根據(jù)各路段的實際需求和業(yè)務(wù)特點而定。

福建省OTN（電域交叉OTH）骨干網(wǎng)是以10Gb/s為基礎(chǔ)速率的開放型單纖單向波分復(fù)用系統(tǒng)，并且按40/48×10G/s容量進行設(shè)備配置，可平滑升級到80/96× 100G/s。

圖3　OTN骨干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

3　語音交換技術(shù)發(fā)展和規(guī)劃

3.1程控交換技術(shù)

2012年之前，海西高速公路通信網(wǎng)絡(luò)采用程控交換機來組網(wǎng)建設(shè)海西高速公路電話網(wǎng)。程控交換技術(shù)是建立在電路交換基礎(chǔ)上的語音交換技術(shù)。它占用固定時隙，具有良好的服務(wù)質(zhì)量和實時性，可支持傳統(tǒng)程控交換機的各種新業(yè)務(wù)和功能。電路交換技術(shù)成熟而穩(wěn)定，在QoS和價格方面具有一定的優(yōu)勢。

福建省高速公路數(shù)字程控交換（SPC）系統(tǒng)由兩級體系構(gòu)成，一級交換中心設(shè)在省通信中心和泉州西中心（輔助匯接局），設(shè)置一臺長市話合一的數(shù)字程控交換機，主要負責本局終端話務(wù)接續(xù)和省級內(nèi)局間（地市間）匯接接續(xù)，以及省級間專網(wǎng)的長途話務(wù)接續(xù)。泉州西中心作為省中心匯接局的備份，提高系統(tǒng)可靠性。

二級交換中心設(shè)在地市匯聚中心，主要負責本地市所轄范圍內(nèi)的終端話務(wù)交換和局間話務(wù)交換，以及出入市話交換。在一級交換中心和二級交換中心之間設(shè)基干路由，其中，二級交換中心至匯接局基干電路均為2× 2Mbit/s；二級交換中心至輔助匯接局基干電路均為1× 2Mbit/s；匯接局與輔助匯接局間核心基干電路為2× 2Mbit/s。

隨著時間的推移和通信技術(shù)的發(fā)展，電路交換技術(shù)在技術(shù)先進性、帶寬利用率、擴容升級等方面具有明顯缺陷。現(xiàn)有路網(wǎng)通信系統(tǒng)中程控數(shù)字交換機軟件版本比較低，容量不夠，硬件設(shè)備面臨停產(chǎn)和專業(yè)維護人員的缺失，導(dǎo)致了系統(tǒng)版本升級費用過高，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不夠合理造成交換速度較慢，所有電話無法統(tǒng)一管理，已經(jīng)不能滿足海西高速公路電話交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)要求。因此，新的交換網(wǎng)絡(luò)要能滿足當前的業(yè)務(wù)需求，并且要順應(yīng)通信行業(yè)的發(fā)展趨勢，滿足語音、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)成本要低，盡可能多利用舊設(shè)備。

圖4　交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2軟交換系統(tǒng)

軟交換技術(shù)softswitch是廣義NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）中關(guān)于語音交換的技術(shù)，是基于分組交換的一種語音交換技術(shù)，語音信息以數(shù)據(jù)包的形式進行傳輸和交換處理。它由軟交換機、信令網(wǎng)關(guān)、媒體資源網(wǎng)關(guān)等組成，通過開放的構(gòu)件，提供開放的網(wǎng)絡(luò)接口，能實現(xiàn)比程控交換機系統(tǒng)更為豐富的新業(yè)務(wù)和新功能。它能實現(xiàn)對傳統(tǒng)程控交換的融合，延長了傳統(tǒng)模擬電話服務(wù)的生命周期。

2012年后，福建省高速公路語音網(wǎng)統(tǒng)一采用軟交換技術(shù)，但應(yīng)兼容已有程控交換設(shè)備。全省高速公路配置二套軟交換核心匯接局，含SS軟交換機和綜合媒體網(wǎng)關(guān)（TG/SG），分別放置在二個省級網(wǎng)絡(luò)匯聚中心，即福州西分中心和省數(shù)據(jù)中心。

圖5　全省軟交換網(wǎng)構(gòu)成圖

各地市匯聚中心各部署一套綜合媒體網(wǎng)關(guān)（TG/SG），到公網(wǎng)以及專網(wǎng)各局的2M中繼鏈路都將割接到TG/SG上，同時部署網(wǎng)管系統(tǒng)進行本地化管理。

軟交換技術(shù)具有傳統(tǒng)交換無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)電路技術(shù)無法實現(xiàn)的業(yè)務(wù)或者是實現(xiàn)成本很高的業(yè)務(wù)。它克服了程控交換非“全業(yè)務(wù)網(wǎng)”的缺點，實現(xiàn)了在同一網(wǎng)絡(luò)上同時傳輸語音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，融合了通信業(yè)務(wù)，并且具有成本低、接入靈活等優(yōu)勢，盡可能的利用現(xiàn)有設(shè)備資源，節(jié)約了設(shè)備和組網(wǎng)建設(shè)成本，滿足了高速公路綜合業(yè)務(wù)提供能力的發(fā)展需求。

4　結(jié)束語

從總體上看，基于OTN的智能光網(wǎng)絡(luò)將為大顆粒寬帶業(yè)務(wù)的傳送提供非常理想的解決方案。相對SDH而言，OTN技術(shù)的最大優(yōu)勢就是提供大顆粒帶寬的調(diào)度與傳送，因此，在不同的網(wǎng)絡(luò)層面是否采用OTN技術(shù)，取決于主要調(diào)度業(yè)務(wù)帶寬顆粒的大小。按照網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，國家干線傳送網(wǎng)、省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)以及本地傳送網(wǎng)的核心層調(diào)度的主要顆粒一般在Gb/s及以上，因此，這些層面均可優(yōu)先采用優(yōu)勢和擴展性更好的OTN技術(shù)來構(gòu)建。

另外，軟交換網(wǎng)絡(luò)已走向?qū)嶋H應(yīng)用，在三網(wǎng)融合的背景和驅(qū)動下，軟交換技術(shù)將以其網(wǎng)絡(luò)融合性好、開放接口、組網(wǎng)靈活、業(yè)務(wù)多樣等方向快速發(fā)展。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅在技術(shù)上實現(xiàn)了更新?lián)Q代，同時也推進了維護管理的改革思路，推動了高速公路通信系統(tǒng)信息化的步伐，帶來了巨大的示范效應(yīng)和指導(dǎo)意義，為其他高速公路通信系統(tǒng)的建設(shè)提供了寶貴技術(shù)經(jīng)驗和管理經(jīng)驗，為高速公路行業(yè)內(nèi)通信系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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