摘要 為構(gòu)建高效傳輸平臺以滿足高速公路信息傳輸及運(yùn)營部門管理需要，文章以具體公路段為例，在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入ASON技術(shù)，并從線路狀況較為簡單的區(qū)段開始，從點(diǎn)至面有步驟地展開ASON設(shè)計(jì)，再將局部ASON網(wǎng)絡(luò)連成一體，構(gòu)建起智能化交換全光通信網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)方案中引入MESH網(wǎng)狀組網(wǎng)方式，使通信網(wǎng)絡(luò)靈活性和擴(kuò)展性顯著提升；高速公路智能通信系統(tǒng)全部業(yè)務(wù)功能基本實(shí)現(xiàn)，ASON技術(shù)優(yōu)勢也得到充分發(fā)揮。

關(guān)鍵詞 高速公路；智能通信系統(tǒng)；ASON技術(shù)；組網(wǎng)

中圖分類號 U495文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）23-0026-03

0 引言

高速公路通信系統(tǒng)為公路日常運(yùn)營、監(jiān)控信息獲取、道路管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、語音、視頻、圖像等支撐資料，同時(shí)向交通流量監(jiān)測、交通網(wǎng)路應(yīng)急處理等業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)傳輸平臺。當(dāng)前公路運(yùn)營業(yè)務(wù)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)展，特別是其中各類寬帶業(yè)務(wù)量持續(xù)增多，打造傳輸穩(wěn)定、運(yùn)行安全可靠、性能優(yōu)良的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)便成為高速公路通信面臨的重大課題。當(dāng)前，受限于主客觀條件，已建路段通信系統(tǒng)線路兼容性不良，資源利用率不高，網(wǎng)路兼容性及數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程度和時(shí)效性均嚴(yán)重脫離運(yùn)營管理的需要，無法適用于智慧高速公路發(fā)展對通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要。

基于此，該文依托G65縱向線某高速公路段SDH傳輸體系實(shí)際，對高速公路智能通信系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行方面ASON技術(shù)的應(yīng)用展開探索與思考，以供借鑒參考。

1 工程概況

某高速公路為G65縱向線的重要路段，通信系統(tǒng)是該公路段交通運(yùn)行中不可或缺的部分，其為公路管理模塊間的通信、道路服務(wù)水平的提升提供重要保障。該公路通信系統(tǒng)由干線光纖數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、電話交互系統(tǒng)、業(yè)務(wù)同步入網(wǎng)系統(tǒng)、傳輸鏈路、電源系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。該公路通信傳輸平臺建設(shè)選用的是MSTP體制，該模式能向多種業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一接口，并保留TDM交叉能力，具備SDH/PDH業(yè)務(wù)接口及SDH環(huán)狀組網(wǎng)保護(hù)功能，滿足數(shù)據(jù)接入需要并提供IP業(yè)務(wù)接口。但MSTP體制在發(fā)展中逐漸顯現(xiàn)出可靠性不足的缺陷，無法抗拒SDH環(huán)網(wǎng)內(nèi)多點(diǎn)故障和環(huán)間故障，難以達(dá)到99.999%的可靠等級^[1]；擴(kuò)容成本增大，電路調(diào)度及環(huán)間資源優(yōu)化日益煩瑣，業(yè)務(wù)模式單一。以上問題可通過ASON技術(shù)的應(yīng)用得到較好解決。

2 ASON技術(shù)在公路通信中的應(yīng)用

ASON（Automatically Switched Optical Network）即能直接在光層上按需提供服務(wù)的光網(wǎng)絡(luò)，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光層面交換與傳輸?shù)娜诤?，在SDH中引入路由協(xié)議及信令機(jī)制，以提供更多類型服務(wù)。通過該技術(shù)融合SDH幀結(jié)構(gòu)后，能在SDH網(wǎng)絡(luò)上將ATM信元打包傳輸，提升服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)信息快速交換；還能提升SDH傳輸特性，實(shí)現(xiàn)大容量、可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。在公路通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)層面引入ASON后，還必須側(cè)重研究傳送系統(tǒng)可能的平面功能、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保護(hù)及恢復(fù)功能，以使網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)能力更加靈活，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)自愈能力，降低網(wǎng)管費(fèi)用。

2.1 ASON與常規(guī)硬件的聯(lián)合組網(wǎng)

按照ITU技術(shù)下ASON網(wǎng)絡(luò)平面架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，ASON技術(shù)除應(yīng)對ITU-T所定義的SDH傳送網(wǎng)適用外，又能與OTN較好融合；還能通過與PTN相關(guān)層級展開融合升級，不斷重新應(yīng)用至PTN網(wǎng)絡(luò)。換言之，在以上過程中，ASON技術(shù)必須存在多種選擇的可能。ASON組網(wǎng)的基本設(shè)想是在光傳送網(wǎng)內(nèi)引入控制平面以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)智能化以及網(wǎng)絡(luò)資源按需分配。借助分布式網(wǎng)管系統(tǒng)，ASON實(shí)現(xiàn)了IP的靈活與效率、SDH保護(hù)能力、DWDM容量的有機(jī)結(jié)合，實(shí)時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)和用戶服務(wù)，依托軟件從光層提取服務(wù)。

ASON技術(shù)應(yīng)用于該公路智能通信系統(tǒng)后，需要將SDH硬件設(shè)施直接與相應(yīng)的ASON設(shè)備匹配連接，但事實(shí)卻是SDH設(shè)備無法直接完成這種連接，因而也無法直接升級。為此，只能展開集中式網(wǎng)管配置，劃分SDH設(shè)備區(qū)域，通過集中式網(wǎng)管傳輸、處理SDH域信息，借助這種構(gòu)建思路實(shí)現(xiàn)端至端ASON域與傳統(tǒng)SDH域的互聯(lián)，較好解決ASON設(shè)備和傳統(tǒng)設(shè)備聯(lián)合組網(wǎng)問題^[2]。聯(lián)合組網(wǎng)將SDH環(huán)網(wǎng)骨干層改進(jìn)為ASON的MESH網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并對任意電路施加雙節(jié)點(diǎn)保護(hù)；匯聚層和接入層傳統(tǒng)SDH設(shè)備仍保留，任意ASON設(shè)備失效均不會影響業(yè)務(wù)。這種聯(lián)合組網(wǎng)架構(gòu)既能阻止骨干層斷纜，還能將原骨干層設(shè)備下移至匯聚層，在不造成原投資浪費(fèi)的情況下完善和優(yōu)化原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.2 高速公路通信系統(tǒng)ASON組網(wǎng)設(shè)計(jì)

MESH組網(wǎng)方式在智能光網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)十分常見，此種方式具有很大的便捷性和靈活性，連接鏈路易于擴(kuò)展；此外，即使不進(jìn)行1/2帶寬的預(yù)留，仍能在較大的帶寬需求下達(dá)到帶寬資源節(jié)省的目的。該組網(wǎng)方式還能提升網(wǎng)絡(luò)安全性，向網(wǎng)絡(luò)資源提供多條保護(hù)路徑。MESH組網(wǎng)方式下，因ASON網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、靈活性更大，直接在環(huán)上增加鏈路即可，無須展開環(huán)升級。

結(jié)合該公路通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際，ASON網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)可分為以下步驟：一是將ASON中使用的核心層SDH環(huán)網(wǎng)設(shè)備調(diào)整為MESH網(wǎng)狀拓?fù)洌允菇尤雽雍蛥R聚層仍能繼續(xù)使用SDH環(huán)網(wǎng)設(shè)備；二是為預(yù)防節(jié)點(diǎn)失效，同時(shí)避免因核心層出現(xiàn)故障而對下載設(shè)備造成不利影響，必須對ASON節(jié)點(diǎn)接入設(shè)備設(shè)置兩節(jié)點(diǎn)保護(hù)。按照以上思路，主要安排中心機(jī)房承擔(dān)起該高速公路通信系統(tǒng)ASON組網(wǎng)核心層組建的任務(wù)。就具體的組建過程而言，由核心層具體運(yùn)用MESH網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)結(jié)合ASON技術(shù)實(shí)現(xiàn)。以上此類組網(wǎng)過程簡潔、明確，具有較好的可操作性，升級容易，更不會對既有網(wǎng)路傳輸業(yè)務(wù)造成干擾、占用和影響^[3]。

3 高速公路通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)配置

在省交通通信中心設(shè)置1套具備波分復(fù)用和帶寬升級功能的STM-64級ASON ADM設(shè)備，遠(yuǎn)期能通過波分復(fù)用使單根光纖帶寬擴(kuò)展成2組等級設(shè)備。而各分中心采用STM-16級ASON干線傳輸設(shè)備。通信分中心內(nèi)采用ZXA10 OLTC光線路終端設(shè)備，沿線無人通信站則采用1套ZXA10 ONUC靈活接入設(shè)備。通信分中心光傳輸系統(tǒng)網(wǎng)管終端采用ZMONM E300綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)管系統(tǒng)以及ZXJ10數(shù)字程控交換機(jī)；同時(shí)采用ZXV10 M900 32A視訊多點(diǎn)視頻會議系統(tǒng)控制單元，該設(shè)備支持1組1080HD16畫面或3組1080HD4畫面，并支持32個(gè)2M同時(shí)接入。

3.2 骨干傳輸系統(tǒng)

該文所研究的高速公路中，既有的省級通信中心和已經(jīng)運(yùn)行穩(wěn)定的路段通信中心之間，所存在的傳輸網(wǎng)絡(luò)為典型的骨干通信網(wǎng)，向交通干線層業(yè)務(wù)提供傳輸平臺和業(yè)務(wù)保護(hù)。

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

當(dāng)前，由骨干、匯聚層所構(gòu)成的雙平面組建模式在該公路現(xiàn)有骨干傳輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)中得到較好應(yīng)用，其跨接接入層的位置恰好設(shè)置于相同區(qū)域雙平面兩端匯聚硬件位置，具體見圖1。在這種設(shè)計(jì)思路下，核心層任務(wù)主要由中心機(jī)房承擔(dān)，為確保其核心功能的順利發(fā)揮，并持續(xù)向海量通信及數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)提供支持，必須同時(shí)為其配制大容量、大交叉設(shè)備。為起到較好的配合作用，匯聚層網(wǎng)絡(luò)必須得到相應(yīng)程度的拓展延伸，使接入層光纜及同纜路由減少，為接入層的雙節(jié)點(diǎn)接入提供保證。為避免影響跨環(huán)電路安全，防止單個(gè)匯聚層節(jié)點(diǎn)失效，匯聚層和接入層，核心層和匯聚層間的傳輸網(wǎng)必須通過SNCP提供保護(hù)；確保在骨干層光纜及匯聚層和接入層光纜均發(fā)生斷纖^[4]時(shí)，電路安全免受影響。

3.2.2 骨干網(wǎng)中ASON的應(yīng)用

SDH干線傳輸系統(tǒng)已經(jīng)在該公路所在省干線聯(lián)網(wǎng)中全面采用，為向未來通信業(yè)務(wù)的縱深拓展提供保證，對傳統(tǒng)SDH技術(shù)具有兼容效果的ASON自動交換光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須在干線節(jié)點(diǎn)中得到推廣。以省中心為核心構(gòu)建核心環(huán)網(wǎng)，采用支持ASON網(wǎng)絡(luò)的MESH RING混合結(jié)構(gòu)，智能ASON網(wǎng)絡(luò)交換中心采用STM-64等級保護(hù)環(huán)，同時(shí)使數(shù)據(jù)交換、傳輸、處理能力均得到提升。所有通信網(wǎng)均按照ASON 10Gb設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

因骨干層業(yè)務(wù)需求量較大，核心交換網(wǎng)多環(huán)互聯(lián)、跨環(huán)節(jié)點(diǎn)眾多，若單純依靠子網(wǎng)保護(hù)，無法確保通信安全與穩(wěn)定。在該公路通信系統(tǒng)內(nèi)引入ASON技術(shù)后便可使此類問題得到較好解決，該公路ASON網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)建起STM-64等級核心交換網(wǎng)后逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍，最終實(shí)現(xiàn)公路全線通信系統(tǒng)智能光網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。

3.2.3 網(wǎng)絡(luò)配置

根據(jù)骨干通信網(wǎng)規(guī)模、容量及近期帶寬要求選擇速率。該高速公路網(wǎng)絡(luò)速率可根據(jù)各路段管理中心在業(yè)務(wù)運(yùn)行中實(shí)際占用的帶寬展開估算，核心環(huán)、核心環(huán)與次級鏈路、區(qū)域骨干網(wǎng)等層級可依次采用STM-64、STM-16、STM-4傳輸速率。通過工作波長1 310 nm的G652型單模光纖實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)接入。

3.3 數(shù)字程控交換

該系統(tǒng)主要起到各部門各單位車輛運(yùn)行語音、監(jiān)控檢測圖像、收費(fèi)及繳費(fèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)墓δ?，為管理層和下屬管理單位?gòu)建起實(shí)時(shí)通信通道。該高速公路主要采用自動電話交換系統(tǒng)，該交換網(wǎng)絡(luò)可使通信質(zhì)量與效率顯著增強(qiáng)，具備各種情境下的通信保障，擴(kuò)展靈活，安全性高。隨著路網(wǎng)增大增密，為便于指揮調(diào)度，設(shè)計(jì)出三級終端網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)^[5]：

C1（一級交換中心）：即該高速公路根據(jù)交通通信需要劃分出X個(gè)匯接區(qū)，各區(qū)內(nèi)設(shè)置1個(gè)一級交換中心，各交換中心借助基干路由呈網(wǎng)狀連接；

C2（二級交換中心）：即在各大片區(qū)設(shè)置XX個(gè)二級交換中心，該中心和一級交換中心間通過基干路由連接；各二級交換中心之間、二級與一級交換中心之間酌情設(shè)置高效直達(dá)路由；

C3（三級交換中心）：即在人員聚集、交通量巨大、各類業(yè)務(wù)量匯聚密集的地區(qū)和站點(diǎn)，該中心和下屬次級中心主要借助基干路由相連；根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量，在三級、二級及一級交換中心之間設(shè)置高效直達(dá)路由。

該公路網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用SOA自動電話交換網(wǎng)架構(gòu)聯(lián)系不同功能單元，并通過中立方式定義接口；采用統(tǒng)一及通用方式構(gòu)建服務(wù)交互。運(yùn)行于通信網(wǎng)中的各類交換機(jī)通過設(shè)備代理統(tǒng)一接口管理，信息則借助骨干網(wǎng)傳送，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能服務(wù)。

3.4 支撐網(wǎng)

支撐網(wǎng)主要傳遞監(jiān)測、控制信號，在高速公路智能通信系統(tǒng)中起到神經(jīng)中樞的作用，可為業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行提供保證，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。支撐網(wǎng)主要由同步網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)、公共信道信令網(wǎng)組成。

同步網(wǎng)能確保全部數(shù)字設(shè)備間傳輸速率的一致性，并能較好避免收發(fā)間時(shí)鐘頻率錯位而引發(fā)誤碼，從而減少數(shù)字設(shè)備滑動。高速公路ASON智能通信系統(tǒng)中的同步網(wǎng)由SSU、PRC、LPR等時(shí)鐘形式組成，其中，同步供給單元SSU是傳輸硬件和程控交換系統(tǒng)內(nèi)的同步功能單元。

網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)是通信網(wǎng)絡(luò)存儲、維護(hù)、管理以及信息操作的綜合性手段，能為通信網(wǎng)主管部門掌控通信網(wǎng)絡(luò)提供可能。在ASON和SDH干線設(shè)備運(yùn)行于統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理平臺下時(shí)，ASON網(wǎng)管系統(tǒng)還具有強(qiáng)大的逐級向下兼容功能。

信令網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)與電話有關(guān)的客戶服務(wù)控制信號、網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)信號的傳送。當(dāng)前，該高速公路段各片區(qū)組建的程控交換網(wǎng)主要采用NO.7信令方式，故在ASON技術(shù)應(yīng)用后，可依托既有程控交換網(wǎng)構(gòu)建公路信令邏輯網(wǎng)。

4 結(jié)論

綜上所述，在高速公路智能通信系統(tǒng)中應(yīng)用ASON技術(shù)前，必須從公路通信網(wǎng)層級架構(gòu)設(shè)置、干線以及接入網(wǎng)的組成、光纜資源利用及傳輸網(wǎng)路監(jiān)管等問題著手，深刻剖析通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的突出問題和核心難點(diǎn)，對ASON設(shè)計(jì)思路和技術(shù)要點(diǎn)在高速公路路網(wǎng)中應(yīng)用的可行性。該文立足該公路業(yè)務(wù)信息量規(guī)模及傳輸現(xiàn)狀，分析發(fā)現(xiàn)ASON網(wǎng)絡(luò)條件下組網(wǎng)方式規(guī)劃、節(jié)點(diǎn)設(shè)置、保護(hù)倒換以及給出的支撐網(wǎng)部署、接入網(wǎng)優(yōu)化、軟交換引入等建議均切實(shí)可行。該文所提出的方案在高速公路路網(wǎng)通信系統(tǒng)得到成功應(yīng)用，避免了通信系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一等問題的出現(xiàn)，在綜合考慮既有網(wǎng)絡(luò)開發(fā)利用潛力及規(guī)劃投資的基礎(chǔ)上，為公路通信網(wǎng)未來建設(shè)提供了可行思路。

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收稿日期：2023-10-07

作者簡介：陳志鵬（1990—），男，本科，工程師，從事高速公路機(jī)電及信息化管理工作。