對寧夏高速公路干線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)現(xiàn)狀及未來監(jiān)測方式的探討

陳家赟

摘 要：近年來，隨著寧夏高速公路通車?yán)锍痰脑黾?，全區(qū)高速光纜敷設(shè)數(shù)量和光通信設(shè)備數(shù)量也不斷增加，傳輸網(wǎng)絡(luò)也愈發(fā)龐大和復(fù)雜，給光纜線路和光傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的日常維護(hù)與集中管理帶來了巨大的困難。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纜線路和光傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的故障，減少因通信中斷而造成的不良后果，確保高速公路通信網(wǎng)絡(luò)安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，即建設(shè)以預(yù)防為主的集中監(jiān)測系統(tǒng)和統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在現(xiàn)階段顯得尤為重要。本文主要是對寧夏高速公路通信系統(tǒng)監(jiān)測管理的現(xiàn)狀及前景進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：寧夏高速公路；通信系統(tǒng)；監(jiān)測

通信系統(tǒng)是高速公路收費(fèi)、監(jiān)控及其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，其中光纜運(yùn)行可靠性至關(guān)重要，直接影響了公路行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營。尤其寧夏并網(wǎng)全國ETC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、安全性等提出了更高的要求，相關(guān)部門也對此提出了迫切的監(jiān)測管理需求。

1 寧夏高速公路通信系統(tǒng)維護(hù)及監(jiān)測管理現(xiàn)狀簡介

目前寧夏已建成敷設(shè)全區(qū)高速的光纖網(wǎng)，總長已達(dá)2200公里，建成聯(lián)絡(luò)中寧片區(qū)、固原片區(qū)、銀川片區(qū)、寧夏總中心之間的2.5G干線層及以銀川、中寧和固原為片區(qū)分中心的622M接入層SDH自愈保護(hù)傳輸網(wǎng)，另外交通運(yùn)輸部國家骨干網(wǎng)寧夏段OTN波分系統(tǒng)也已完成并網(wǎng)運(yùn)行。

1.1 寧夏高速公路通信系統(tǒng)運(yùn)維現(xiàn)狀

1.1.1 寧夏高速公路通信網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)運(yùn)維現(xiàn)狀

目前在寧夏高速公路管理總中心通信機(jī)房設(shè)置一套T2000傳輸網(wǎng)管，目前可實(shí)現(xiàn)全區(qū)干線傳輸設(shè)備及接入層傳輸設(shè)備的統(tǒng)一管理，管理設(shè)備規(guī)模含6套OSN3500、3套OSN1500、53套Metro1000。在銀川片區(qū)中心、固原片區(qū)中心、中寧片區(qū)中心各設(shè)置一套T2000網(wǎng)管用于管理片區(qū)內(nèi)接入傳輸網(wǎng)元，網(wǎng)管機(jī)房均為無人值守。寧夏交通信息監(jiān)控中心作為全區(qū)高速公路通信系統(tǒng)的唯一維護(hù)、管理部門，配有相關(guān)專業(yè)的工程師和各類儀器設(shè)備，而各片區(qū)分中心站點(diǎn)則沒有相關(guān)工程師和儀器設(shè)備。

交通運(yùn)輸部國家骨干網(wǎng)寧夏段設(shè)置一套U2000網(wǎng)管監(jiān)控客戶端，通過國家骨干網(wǎng)遠(yuǎn)程連接交通運(yùn)輸部路網(wǎng)中心網(wǎng)管服務(wù)器，對寧夏段OTN波分網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控。該網(wǎng)管客戶端設(shè)置在寧夏高速公路管理總中心通信機(jī)房，因?qū)幭氖墙煌ú抗歉删W(wǎng)西北環(huán)網(wǎng)的一段，骨干網(wǎng)經(jīng)常不穩(wěn)定，斷網(wǎng)后客戶端無法及時(shí)查看寧夏段網(wǎng)絡(luò)的中斷狀態(tài)。

1.1.2 寧夏高速公路通信網(wǎng)光纜線路運(yùn)維現(xiàn)狀

寧夏交通信息監(jiān)控中心目前仍依靠簡單的、原始的人工方式進(jìn)行通信線路的運(yùn)管和維護(hù)。具體內(nèi)容如下：

通信中斷后，工程師通過T2000傳輸網(wǎng)管查看相關(guān)的告警信息或各站點(diǎn)工作人員查看相應(yīng)設(shè)備告警狀態(tài)，即刻通知具體維護(hù)人員，維護(hù)人員立刻趕往故障站點(diǎn)機(jī)房，通過OTDR檢測光纜中斷的相關(guān)信息，初步確定斷電位置，再有維護(hù)工程師去到中斷地點(diǎn)，逐步查找具體的故障點(diǎn)，確認(rèn)后立即進(jìn)行搶修、整改。

這種光纜線路維護(hù)方式比較傳統(tǒng)且維護(hù)時(shí)間較長，存在缺點(diǎn)：

（1）設(shè)備告警只能顯示故障狀態(tài)，不能直接告知具體的故障內(nèi)容，因此維護(hù)工程師無法判斷是設(shè)備障礙還是線路障礙，有時(shí)會產(chǎn)生誤告警，增加了維護(hù)工作量。

（2）值班人員或只能從網(wǎng)管系統(tǒng)上得知網(wǎng)絡(luò)有故障，但無法判斷具體的故障點(diǎn)、故障具體內(nèi)容以及故障原因，從發(fā)現(xiàn)故障到確定具體斷點(diǎn)再到搶通，歷時(shí)較長。

（3）對光纖的逐步劣化、對故障的發(fā)生不能提前預(yù)告和預(yù)防，特別是一些因施工、地表變化而導(dǎo)致的光衰這種維護(hù)方式無法發(fā)現(xiàn)。

因此，為保障高速公路通信系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、高效、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，建立一種實(shí)時(shí)，自動的光纜線路自動監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。

2 寧夏高速公路通信系統(tǒng)運(yùn)維監(jiān)測管理存在的問題

2.1 寧夏高速公路通信網(wǎng)T2000網(wǎng)管系統(tǒng)存在的問題

目前寧夏高速公路管理總中心設(shè)置的T2000傳輸網(wǎng)管版本比較低，一方面無法兼容交通運(yùn)輸部國家骨干網(wǎng)OTN波分設(shè)備，也不支持后續(xù)新建路段采用的傳統(tǒng)TDM和分組（基于MPLS/MPLS-TP技術(shù)）雙域架構(gòu)的新一代光傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不了全區(qū)通信網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管需求。另一方面，隨著新建路段通信站的不斷增多、視頻高清化要求、ETC并網(wǎng)收費(fèi)及會議電視業(yè)務(wù)高實(shí)效性要求、通信設(shè)備技術(shù)的更新?lián)Q代等，使得在網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量及種類都日益龐大和復(fù)雜，對通信網(wǎng)的日常監(jiān)管運(yùn)營都提出了更高的要求。

2.2 寧夏高速公路通信網(wǎng)光纜維護(hù)存在的問題

通過對寧夏高速通信網(wǎng)的日常運(yùn)維故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析得知，隨著光纜長度的增加以及部分路段光纜的老化，線路的故障次數(shù)在不斷增加，傳統(tǒng)的光纜維護(hù)方式歷時(shí)長、工作量大，已經(jīng)嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。雖然現(xiàn)有的組網(wǎng)方式提供了SDH保護(hù)，可以保證環(huán)內(nèi)業(yè)務(wù)的暢通，但由于搶通時(shí)間長，且隨著網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性不斷增加，各類業(yè)務(wù)配置受限較大，各類故障的隱患和風(fēng)險(xiǎn)依然存在。

因此，對通信線路進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測，實(shí)時(shí)地掌握光纜傳輸性能和監(jiān)測傳輸設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，快速修復(fù)通信線路就顯得尤為重要。

3 寧夏高速公路通信系統(tǒng)監(jiān)測管理建設(shè)方案

基于以上情況，我們提出要現(xiàn)對全區(qū)高速公路SDH傳輸系統(tǒng)及交通運(yùn)輸部國家骨干網(wǎng)寧夏段OTN波分系統(tǒng)網(wǎng)元設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管，并對全區(qū)高速公路敷設(shè)主干光纜運(yùn)行質(zhì)量情況進(jìn)行監(jiān)測和管理，并結(jié)合短信告警可即時(shí)報(bào)告故障事故。從而實(shí)現(xiàn)全區(qū)高速公路SDH傳輸系統(tǒng)及交通運(yùn)輸部國家骨干網(wǎng)寧夏段OTN波分系統(tǒng)的統(tǒng)一網(wǎng)管和通信系統(tǒng)主干光纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測，有效提升通信網(wǎng)監(jiān)管服務(wù)水平。

3.1 U2000網(wǎng)管系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1.1 設(shè)計(jì)原則

（1）根據(jù)全區(qū)高速公路通信系統(tǒng)管理體制，將通信網(wǎng)管改造為：全區(qū)通信設(shè)備的唯一管理操作權(quán)限只有總中心掌握，各個(gè)片區(qū)分中心網(wǎng)管系統(tǒng)只有監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的權(quán)限，不具備參數(shù)配置和業(yè)務(wù)修改權(quán)限。

（2）將全區(qū)高速SDH通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元設(shè)備與交通運(yùn)輸部國家骨干網(wǎng)OTN波分網(wǎng)元設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管，便于日常維護(hù)。

（3）實(shí)現(xiàn)告警信息實(shí)時(shí)通知維護(hù)工程師功能（短信、電話等）。

（4）網(wǎng)管平臺要具備高可靠性、先進(jìn)性、易操作、可升級性。

（5）對于各個(gè)片區(qū)中心的原有網(wǎng)管仍然保留，但僅賦予這些網(wǎng)管查看故障的權(quán)限。

3.1.2 實(shí)施內(nèi)容

（1）硬件平臺升級。目前寧夏高速公路管理總中心機(jī)房T2000網(wǎng)管硬件平臺采用PC機(jī)，本方案中升級為電信級機(jī)架式服務(wù)器，配置雙CPU、雙內(nèi)存及硬盤RAID組冗余保護(hù)，提升硬件平臺可靠性，為網(wǎng)管軟件不間斷運(yùn)行提供有力保障。原臺式機(jī)作為遠(yuǎn)程桌面維護(hù)終端使用。

（2）U2000網(wǎng)管軟件升級。網(wǎng)管軟件版本必須具備向下兼容能力，且具有先進(jìn)性。支持未來新技術(shù)設(shè)備的管理，如ASON智能光傳輸、OTN智能波分、MSTP+雙平面、PTN分組設(shè)備等，本方案采用U2000網(wǎng)管軟件。

（3）統(tǒng)一網(wǎng)管，配置足夠數(shù)量license授權(quán)許可?？紤]在建路段的實(shí)施，根據(jù)在建路段通信站的建設(shè)數(shù)量，購買相應(yīng)的license授權(quán)，避免新建路段通信設(shè)備無法在U2000網(wǎng)管上進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控管理，而頻繁的進(jìn)行升級。

（4）告警短信通知功能

配置告警轉(zhuǎn)發(fā)軟件包及配置短信轉(zhuǎn)發(fā)硬件貓，實(shí)現(xiàn)U2000網(wǎng)管的告警短信通知功能。

3.2 光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)方案

3.2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）采用備纖監(jiān)測方式。我們知道：相同光纜里的光纖，不論是使用中或備用的光纖，都具有相同物理特性和電器特性。而我們就是利用已經(jīng)在用的光纜中的未承載業(yè)務(wù)的備用光纖進(jìn)行監(jiān)測。

（2）光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)。即具有資源管理且能在GIS地圖上進(jìn)行圖形化顯示、操作簡單、維護(hù)便捷的光纜智能維護(hù)及管理系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅可以對通信線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，而且能快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)以及故障信息，大大縮短修復(fù)時(shí)間，提高維護(hù)工作效率。（3）測試組合能力。具備點(diǎn)名測試、周期測試或故障告警測試選擇。（4）監(jiān)測線路冗余配置。結(jié)合寧夏全區(qū)光纜分布現(xiàn)狀及未來幾年光纜里程增加規(guī)模，要求監(jiān)測站設(shè)備可監(jiān)測線路能力進(jìn)行一定的冗余配置，滿足未來5年內(nèi)新增光纜里程監(jiān)測需要。（5）短信告警通知?？杉磿r(shí)報(bào)告故障事故。

3.2.2 實(shí)施內(nèi)容

3.2.2.1 監(jiān)測中心、監(jiān)測站RTU及端站光源部署。通過對全區(qū)高速光纜敷設(shè)結(jié)構(gòu)及監(jiān)控需求的綜合分析，以及結(jié)合自身的實(shí)際情況，我們計(jì)劃采用備纖離線監(jiān)測方式。該方法是在端到端的通信機(jī)房站點(diǎn)加裝模擬光源和光功率監(jiān)控模塊，對被監(jiān)測光纖的光功率信號進(jìn)行采集和處理，完成光纖傳輸性能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)及時(shí)收集和整理并上傳到監(jiān)測總中心。

（1）自動監(jiān)測中心。自動監(jiān)測中心設(shè)置在寧夏高速公路管理總中心通信機(jī)房，含服務(wù)器、自動監(jiān)測軟件及短信告警模塊。主要負(fù)責(zé)對各監(jiān)測站進(jìn)行管理，控制命令通過服務(wù)下發(fā)到相應(yīng)的監(jiān)測站；監(jiān)測站對被監(jiān)測光纖進(jìn)行監(jiān)測，并將告警或測試數(shù)據(jù)及時(shí)的上報(bào)監(jiān)測中心。（2）RTU監(jiān)測站。根據(jù)寧夏高速光纜分布情況，如圖2所示：本方案設(shè)計(jì)規(guī)劃架設(shè)3個(gè)1U高度的RTU設(shè)備，單臺RTU可支持監(jiān)測8個(gè)光方向線路。RTU1分別放置于銀川片區(qū)中心、RTU2分別放置于中寧片區(qū)中心和RTU3分別放置于固原片區(qū)中心，可基本完成全區(qū)主要光纜的全覆蓋監(jiān)測。為滿足RTU設(shè)備的光功率實(shí)時(shí)監(jiān)測，向遠(yuǎn)端站（分別以RTU監(jiān)測站為中心，周邊延伸方向的末端）放置穩(wěn)定光源。

（3）OLS遠(yuǎn)端光源。本方案設(shè)計(jì)共監(jiān)測11條光路，每條光路共監(jiān)測兩條光纖，一條做光功率實(shí)時(shí)監(jiān)測、一條做OTDR測試。

3.2.2.2 監(jiān)測中心與監(jiān)測站RTU通訊組網(wǎng)監(jiān)測中心與監(jiān)測站RTU之間的通訊可以采用多種方式，本方案將中寧分中心RTU、固原分中心RTU監(jiān)測站設(shè)備通過通信系統(tǒng)以太網(wǎng)口傳輸至總中心通信機(jī)房，納入到監(jiān)測中心網(wǎng)管軟件進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控與管理。網(wǎng)管軟件產(chǎn)生的告警可通過短信轉(zhuǎn)發(fā)至維護(hù)管理人員手機(jī)。

通信系統(tǒng)是高速公路信息化的基礎(chǔ)，通信傳輸設(shè)備是連接各站點(diǎn)的橋梁，是視頻、語音等數(shù)據(jù)傳送的高速通道。因此加強(qiáng)對全區(qū)高速公路通信網(wǎng)絡(luò)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，有利于對網(wǎng)絡(luò)中通信設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控維護(hù)，提高了高速公路網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，對交通信息化發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。