廣西全區(qū)高速公路通信系統(tǒng)干線網絡升級改造設計研究

莫新強

摘要：隨著智慧交通的發(fā)展以及ETC門架系統(tǒng)、高速公路視頻云聯(lián)網等業(yè)務的推動，對高速公路通信網絡的需求越來越大，當前高速公路通信系統(tǒng)干線網絡已不能滿足業(yè)務的需求。文章結合當前廣西全區(qū)高速通信干線系統(tǒng)現(xiàn)狀、廣西高速公路網規(guī)劃（2018—2030年），從規(guī)劃、設計的角度對廣西全區(qū)高速公路通信系統(tǒng)干線網絡基于OTN技術升級改造設計進行研究。

關鍵詞：高速公路;通信系統(tǒng);干線網絡;設計

中國分類號：U495文獻標識碼：A

0 引言

截至2019年年底，廣西全區(qū)高速公路通車總里程突破6 000 km，全區(qū)高速公路全部實現(xiàn)聯(lián)網。當前廣西高速公路通信系統(tǒng)干線網絡采用MSTP組網，帶寬僅為2.5 G。MSTP憑借全業(yè)務接入能力，硬管道傳輸?shù)陌踩砸恢北妒芨咚俟穼＞W的青睞。隨著通信技術的發(fā)展以及高速公路業(yè)務需求的變化，根據(jù)《交通運輸部關于印發(fā)取消高速公路省界收費站總體技術方案的通知》和《全國高速公路視頻聯(lián)網工作實施方案》，對通信網絡的實時性、可靠性以及網絡帶寬提出了更高的要求，OTN技術憑借其超大傳輸容量、多業(yè)務融合、帶寬配置靈活、安全可靠等特點成為全國高速公路通信系統(tǒng)組網的首選。本文將結合廣西高速公路通信系統(tǒng)現(xiàn)狀及路網規(guī)劃，從通信系統(tǒng)技術、管理架構、布設原則、組網方案等方面進行研究，提出適合廣西高速公路通信系統(tǒng)干線網絡升級改造的設計方案。

1 通信技術對比分析

隨著通信技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)有SDH/MSTP、PTN、OTN等多種新型傳輸技術，本文對不同技術進行對比分析，如表1所示。

結合業(yè)務帶寬需求，對SDH/MSTP、PTN、OTN等多種技術進行對比分析：

（1）現(xiàn)有SDH通信網絡僅能支持每個路段分中心分配不到20 M帶寬，帶寬遠遠無法滿足現(xiàn)有業(yè)務的需求;

（2）OTN設備的成熟度、擴展性、性價比遠勝于SDH設備，部署OTN骨干網絡更具前瞻性和經濟性;

（3）利用高速公路骨干通信網可開展增值業(yè)務，由于增值租賃的業(yè)務顆粒大、TDM業(yè)務要求的特性，適宜選擇OTN技術建設高速骨干通信網。

綜上，全區(qū)高速公路通信系統(tǒng)干線網絡建議采用OTN技術組網。

2 基于MSTP技術的升級改造設計研究

基于MSTP技術的升級改造設計方案：當前全區(qū)干線通信設備主要為烽火設備、華為設備和阿爾卡特朗訊設備，其中阿爾卡特朗訊設備已運行20年，設備丟包率較高，備品備件已無法采購，本次升級改造統(tǒng)一將其替換為STM-64等級的MSTP設備。烽火設備、華為設備多數(shù)可以通過擴容，將STM-16等級板卡更換為STM-64等級，實現(xiàn)10 G傳輸容量，部分無法擴容的則直接更換成STM-64等級10 G的MSTP設備，實現(xiàn)全區(qū)的MSTP高速公路專網升級至10 G傳輸容量，達到較低的投入即可滿足當前全區(qū)高速公路收費、監(jiān)控管理需求。此外，部分更換下來的STM-16板卡則下沉到各路段接入網使用，實現(xiàn)再利用。

3 基于OTN技術的升級改造設計研究

基于OTN技術的升級改造設計方案：以區(qū)通信總中心為核心節(jié)點，以區(qū)內國家干線公路為主骨架，在全區(qū)14個地市級行政區(qū)域設置市級通信分中心作為骨干層業(yè)務匯聚點，組建一個40×100 G OTN大容量骨干網。在全區(qū)所有縣級均設置業(yè)務節(jié)點，并就近匯聚至市級通信分中心，匯聚層容量為40×10 G，建設一張覆蓋全區(qū)市縣的高速公路通信專網。

3.1 管理架構

當前高速公路通信系統(tǒng)采用的是三級管理架構，即區(qū)通信總中心-路段通信分中心-基層無人通信站。隨著廣西高速公路路網密度越來越大，干線節(jié)點數(shù)量劇增，三級管理架構已經無法滿足管理需求。本文提出采用四級管理架構，如圖1所示，即區(qū)通信總中

心-市級通信分中心-路段通信分中心-基層無人通信站。其中高速公路通信系統(tǒng)干線網絡由骨干層通信網和匯聚層通信網兩層構成，路段接入網可以根據(jù)路段具體情況自組網。

3.2 干線節(jié)點的設置原則

高速公路通信系統(tǒng)干線節(jié)點設置按照以下原則進行：

（1）干線節(jié)點應設置在路網交叉點。路網交叉點便于多方向光纜線路連接，利于系統(tǒng)形成網狀拓撲結構，充分保障系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

（2）以國家干線公路為主骨架、以市級行政區(qū)域為匯聚節(jié)點進行通信系統(tǒng)干線網絡建設，能夠為今后的發(fā)展預留足夠的空間。

（3）每個干線節(jié)點原則上與三個以上的相鄰干線節(jié)點連通。干線節(jié)點所連接的干線節(jié)點數(shù)（連通度），決定了該節(jié)點所接入業(yè)務的可選路由數(shù)。連通度過高，則系統(tǒng)管理復雜，投資高;連通度過低，系統(tǒng)安全性和健壯性會降低。

（4）干線節(jié)點盡可能靠近大中城市設置。大中城市通常是路網交通樞紐，高速公路管理機構設置較集中，有利于靠近業(yè)務中心，減少業(yè)務進入干線網絡的成本，有利于系統(tǒng)維護管理。

3.3 基于OTN技術的高速公路通信系統(tǒng)干線網絡組網方案

核心環(huán)以南寧繞城高速為依托構建，主要包括區(qū)通信總中心、南寧東、南寧南、安吉東、石埠和南寧空港6個節(jié)點，核心環(huán)的設計將有效緩解區(qū)通信總中心的接入壓力，保障網絡傳輸?shù)目煽啃浴９歉蓪油ㄐ啪W絡采用“1個核心環(huán)+6個匯聚環(huán)”方式，同時在每個縣均設置匯聚層干線節(jié)點就近以鏈狀或環(huán)網形式接入市級通信分中心，達到“所有通信節(jié)點實現(xiàn)互聯(lián)互通，骨干節(jié)點實現(xiàn)環(huán)網保護，全網實現(xiàn)統(tǒng)一網管”的目標，實現(xiàn)全區(qū)高速公路干線通信“一張網”。

4 基于MSTP技術與基于OTN技術的升級改造設計方案對比分析（見表2）

5 現(xiàn)有干線設備再利用方案

當前廣西的高速公路通信干線系統(tǒng)主要是SDH/MSTP設備為主，多數(shù)已經運行十年以上，近三年新通車的高速公路均采用PTN、OTN設備。基于OTN技術的升級改造時，原有的OTN設備滿足組網要求的可繼續(xù)利用，無法滿足組網要求的可與現(xiàn)在的SDH/MSTP、PTN設備下沉至路段接入網再利用，以保護投資。

6 結語

當前ETC門架收費系統(tǒng)對通信系統(tǒng)的實時性、可靠性要求較高，現(xiàn)有SDH/MSTP網絡丟包率較高，已不能滿足業(yè)務需求。隨著高速公路智慧交通的發(fā)展，車路協(xié)同等技術的成熟，高速公路通信專網將不再局限于收費、監(jiān)控等傳統(tǒng)業(yè)務，有可能逐步轉變?yōu)槌\營商網絡、廣電網絡外又一張可運營的專網。因此，在全區(qū)建設一張基于OTN技術的大容量高速公路通信專網迫在眉睫，能達到一舉兩得的效果。

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