在高速公路通信專網(wǎng)中PTN技術(shù)的應(yīng)用

李祺鋒

【摘 要】目前基于同步數(shù)字體系（SDH）的光傳送網(wǎng)在高速公路專用通信網(wǎng)中普遍采用，但隨著高速公路以視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為主的寬帶業(yè)務(wù)不斷增加，SDH這種以電路交換為核心的技術(shù)已經(jīng)越來越難以承載大量的寬帶業(yè)務(wù)。本文結(jié)合SDH存在的問題，介紹了分組交換網(wǎng)PTN+無源光網(wǎng)絡(luò)PON在高速公路通信系統(tǒng)中的組網(wǎng)方式及其特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】SDH；PTN；PON

0.引言

同步數(shù)字體系（SDH）從上世紀(jì)90年代中期進(jìn)入實(shí)用化，在全球獲得了巨大的發(fā)展，SDH的出現(xiàn)被業(yè)界認(rèn)為是光傳送網(wǎng)領(lǐng)域的一次革命。我國高速公路專用通信網(wǎng)的光傳送網(wǎng)主要采用SDH技術(shù)，隨著高速公路網(wǎng)密度加大和網(wǎng)格化及Internet快速發(fā)展，交通信息化快速提高，SDH網(wǎng)絡(luò)的固有缺點(diǎn)已不能適應(yīng)新業(yè)務(wù)需求，高速公路光傳送網(wǎng)的升級和演進(jìn)已提到議事日程。

1.高速公路SDH解決方案存在問題

高速公路SDH解決方案誕生之初主要是解決高速公路上的電話通信、監(jiān)控設(shè)備信息傳輸用的，主要提供E1、RS232、RS485等各類低速業(yè)務(wù)接口。后來隨著高速公路視頻監(jiān)控和收費(fèi)業(yè)務(wù)的需要，以及MSTP技術(shù)的發(fā)展和成熟，又逐漸增加了以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接口。目前的SDH設(shè)備在高速公路上主要是承載監(jiān)控業(yè)務(wù)、收費(fèi)業(yè)務(wù)等各類IP業(yè)務(wù)，而傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)反而只占用了很少的帶寬。隨著接入網(wǎng)向?qū)拵Щ?、程控交換向軟交換方向發(fā)展，E1接口和各類低速度業(yè)務(wù)接口正逐漸被高速公路淘汰。

以SDH為核心的解決方案已經(jīng)在高速公路通信系統(tǒng)應(yīng)用了10多年了，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，SDH承載技術(shù)能夠滿足高速公路基本業(yè)務(wù)的需要，為高速公路的通信、收費(fèi)、監(jiān)控、運(yùn)營管理等系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的傳輸通道。但隨著高速公路以視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為主的寬帶業(yè)務(wù)不斷增加，SDH這種以電路交換為核心的技術(shù)已經(jīng)越來越難以承載大量的寬帶業(yè)務(wù)，其主要表現(xiàn)有以下幾個方面：

1.1傳輸效率比較低

SDH技術(shù)原本就是以傳輸固定速率和低帶寬的電路業(yè)務(wù)，以2M為基本顆粒，因此其承載10/100M以太網(wǎng)時需要將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分割成無數(shù)個2M顆粒，經(jīng)過層層的封裝和復(fù)雜的轉(zhuǎn)換過程才能在光纖上傳輸，因此其傳輸以太網(wǎng)效率非常低，在傳輸視頻業(yè)務(wù)時這種帶寬的浪費(fèi)尤其嚴(yán)重，只有約50%左右的帶寬能夠用戶傳輸以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。

1.2升級擴(kuò)容代價比較高

對于新增視頻監(jiān)控等高帶寬需求的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，SDH系統(tǒng)只有通過升級傳輸帶寬和增加以太網(wǎng)單板等方式實(shí)現(xiàn)，而SDH系統(tǒng)中成本最貴的就是光板和以太網(wǎng)板，因此其升級擴(kuò)容代價比較高，且替換下來的設(shè)備和單板基本無用處。

1.3對高速公路視頻監(jiān)控等以太網(wǎng)業(yè)務(wù)承載性不好

SDH只能對以太網(wǎng)業(yè)務(wù)提供有限的固定帶寬通道，而不能夠提供大容量寬帶、帶寬動態(tài)調(diào)整、多等級服務(wù)質(zhì)量等業(yè)務(wù)，無法完全發(fā)揮以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。

2.PON技術(shù)

PON（無源光網(wǎng)絡(luò)，Passive Optical Network）是指ODN（光配線網(wǎng)）中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設(shè)備。一個無源光網(wǎng)絡(luò)包括一個安裝于中心控制站的光線路終端（OLT），一級一批配套的安裝于用戶場所的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）。在OLT與ONU之間的ODN包含了光纖以及無源分光器或者耦合器。

3.高速公路PTN+PON解決方案概述

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，以分組傳送網(wǎng)PTN和無源光網(wǎng)絡(luò)PON為主的通信傳輸接入技術(shù)已經(jīng)非常成熟，正在市場中大量的應(yīng)用，逐漸替代原有SDH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在高速公路通信系統(tǒng)中，由于視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的逐漸增多，傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)越來越難以滿足業(yè)務(wù)需要，而PTN和PON技術(shù)卻能夠很好地解決寬帶以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳輸和接入中的問題，因此非常適合在高速公路中應(yīng)用。

高速公路通信系統(tǒng)由干線光纖傳輸系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)、遠(yuǎn)端接入系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)等構(gòu)成。其中干線光纖傳輸系統(tǒng)仍然采用現(xiàn)有的SDH設(shè)備，綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)采用內(nèi)置PTN的光纖傳輸設(shè)備和寬帶接入設(shè)備組成，遠(yuǎn)端接入系統(tǒng)采用無源光網(wǎng)絡(luò)PON設(shè)備組成，并可將PON的局端設(shè)備內(nèi)置到ONU中。

通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下：

3.1干線光纖傳輸系統(tǒng)

采用傳統(tǒng)的SDH設(shè)備有利于和原有干線網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)和業(yè)務(wù)管理。

3.2綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)

綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)主要由光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）和光線路終端設(shè)備構(gòu)成（OLT）。接入網(wǎng)光傳輸系統(tǒng)采用新一代寬窄帶一體化綜合接入設(shè)備組建。在通信分中心設(shè)置一套局用型光線路終端設(shè)備，在各無人通信站站各設(shè)置一套用戶型光線路終端設(shè)備。

接入系統(tǒng)采用全分組光纖傳送技術(shù)-PTN技術(shù)的內(nèi)置傳輸組建成千兆光纖自愈環(huán)網(wǎng)，為接入網(wǎng)提供千兆PTN光纖網(wǎng)絡(luò)，為高速公路各類業(yè)務(wù)提供豐富的傳輸帶寬。

3.3遠(yuǎn)端接入系統(tǒng)

遠(yuǎn)端接入系統(tǒng)采用無源光網(wǎng)絡(luò)PON系統(tǒng)設(shè)備組成，主要解決高速公路收費(fèi)站和高速公路沿途的視頻、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的傳輸和接入。

PON系統(tǒng)由局端設(shè)備與多個用戶端設(shè)備之間通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分配網(wǎng)連接?，F(xiàn)在某些廠家可將PON系統(tǒng)的局端設(shè)備內(nèi)置到綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)ONU或者OLT設(shè)備內(nèi)，使遠(yuǎn)端接入系統(tǒng)與綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)融為一體，并能夠由一個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)，使得高速公路的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠延伸到外場各個監(jiān)控點(diǎn)，大大提高了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，并減輕了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的管理和維護(hù)壓力。

4.高速公路PTN+PON解決方案特點(diǎn)

本解決方案具有如下特點(diǎn)：

4.1技術(shù)先進(jìn)、是高速公路通信網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的一種趨勢

全I(xiàn)P傳輸網(wǎng)絡(luò)：從傳統(tǒng)SDH系統(tǒng)的接口IP、內(nèi)核電路交換升級到PTN系統(tǒng)的接口和內(nèi)核均IP化，實(shí)現(xiàn)了接入網(wǎng)的全I(xiàn)P傳輸，并且前端PON設(shè)備也是以IP方式接入，因此實(shí)現(xiàn)了整個通信系統(tǒng)的IP化傳輸和接入。

全光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸：將光纖網(wǎng)絡(luò)以PON的方式延伸到了高速公路沿途監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了高速公路整個網(wǎng)絡(luò)的全光纖傳輸。

全寬帶網(wǎng)絡(luò)：以IP為核心，實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)全寬帶，提供10/100M、1000M、10GE等各種寬帶接口，能對各種寬帶業(yè)務(wù)高效可靠的傳輸。

4.2全網(wǎng)統(tǒng)一管理，方便管理維護(hù)

全網(wǎng)所有設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一的管理，特別是對外場設(shè)備也能夠進(jìn)行管理和維護(hù)，提高了高速公路通信系統(tǒng)管理范圍，能夠極大方便高速公路得管理和維護(hù)。

4.3高效承載高速公路視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)

PTN和PON系統(tǒng)天生就是為大容量的IP業(yè)務(wù)所服務(wù)的，因此能夠完全適應(yīng)高速公路視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)對傳送網(wǎng)絡(luò)的需要，特別是能夠提供視頻業(yè)務(wù)端到端的傳輸和管理、端口帶寬流量的智能控制等功能。

5.結(jié)束語

通信技術(shù)發(fā)展日新月異，一種技術(shù)從發(fā)展成熟到市場應(yīng)用，再到被新的技術(shù)取代，一般也就10來年的時間。SDH技術(shù)從成熟到大規(guī)模應(yīng)用，目前已經(jīng)近20年的時間了，已經(jīng)大大超過了其生命周期。新的業(yè)務(wù)需求不斷推動新的承載技術(shù)發(fā)展，特別是各種業(yè)務(wù)都已經(jīng)逐漸IP化了，更需要適應(yīng)以IP業(yè)務(wù)為主的新的承載技術(shù)應(yīng)用到高速公路通信網(wǎng)絡(luò)中。PTN—包傳送網(wǎng)絡(luò)正是為解決IP業(yè)務(wù)傳輸高帶寬、高傳輸效率、高可靠性傳輸需要的一種技術(shù)，它作為SDH技術(shù)的升級，吸收了SDH系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和IP交換的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 [科]