淺談萬兆網(wǎng)在京珠南高速機電系統(tǒng)改造中的應用與實施

吳李彬

（廣東路路通有限公司，廣東 廣州 510000）

我國高速公路在近10年得到了快速發(fā)展，修建的高速里程數(shù)已位居世界前列，廣東已經(jīng)實現(xiàn)縣縣通高速的目標。高速公路的發(fā)展進一步推動了區(qū)域經(jīng)濟、教育、文化等領域的發(fā)展，其地位越來越重要，在建設發(fā)展智慧交通的同時，高速公路發(fā)展逐漸與大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、云平臺等新技術深度融合，通信系統(tǒng)基礎建設步伐隨之加快。目前，新建的高速公路施工建設優(yōu)先運用最新科技前沿的通信技術和產(chǎn)品，在營運的高速公路上也加大了對傳統(tǒng)的通信設備的改造進度。

1 京珠南高速公路萬兆網(wǎng)建設項目概況

京珠南高速公路的起始點為韶關甘塘，經(jīng)起自韶關甘塘，北面接京珠北高速公路，南面接有龍懷高速、華南快速干線和廣州北二環(huán)高速公路，終點在廣州太和鎮(zhèn)，公路總長度為199.3km。

京珠南高速公路由三個公路段構成，主要包括廣州段、清遠段和韶關段。沿線收費站的數(shù)量為13個，分別為鐘落潭站、北興站、鰲頭站、湯塘站、佛岡站、高崗站、魚灣站、大鎮(zhèn)站、翁城站、沙溪站、韶關南站、韶關站、太和站。同時，將管理中心設置到湯塘互通處，以發(fā)揮出監(jiān)控、管理和運用通信系統(tǒng)以及收費的功能。結合京珠南高速業(yè)主的實際需求，本項目需要替換原有的通信網(wǎng)絡，通過萬兆通信以太網(wǎng)的使用，提高信號的傳輸效率和質量，從而保證各項業(yè)務開展的效果。

2 京珠南高速公路萬兆網(wǎng)升級改造工程的應用

2.1 萬兆網(wǎng)系統(tǒng)改造升級前的監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡狀況

本項目實施前，京珠南高速公路管理中心和13個收費站已實施了監(jiān)控千兆以太環(huán)網(wǎng)，采用以管理中心作為整個網(wǎng)絡的核心節(jié)點，其余13個站分別隔站環(huán)形接入，其中，太和主線站已于2014年拆除，但無人通信站仍在使用。目前，建設單位對千兆網(wǎng)VLAN劃分為：視頻監(jiān)控和高清卡口VLAN、各收費站OA辦公VLAN、與集團路由器互聯(lián)VLAN。

監(jiān)控千兆以太環(huán)網(wǎng)自投入運營以來，很大程度上促進了本路段的信息化發(fā)展，但隨著外場和隧道視頻高清化改造的推進，以及車道防逃費工程中車道攝像機全部更換為高清網(wǎng)絡攝像機，新業(yè)務對帶寬需求的大量增加，導致現(xiàn)有監(jiān)控千兆以太環(huán)網(wǎng)面臨帶寬不足、視頻卡頓等風險，且現(xiàn)有站級盒式交換機均無法升級至萬兆交換機，因此，構建一套基于主流網(wǎng)絡技術（IP）的，具有高性能、高可擴展性、高安全性、高可靠性的萬兆以太網(wǎng)就勢在必行。

2.2 萬兆網(wǎng)升級改造方案

京珠南高速公路本次新建的萬兆以太網(wǎng)，將主要承載著未來的數(shù)字化視頻和外場數(shù)據(jù)傳輸，覆蓋到黃花湖通信中心和13個通信站，分別為太和站、鐘落潭站、北興站、鰲頭站、湯塘站、佛岡站、高崗站、魚灣站、大鎮(zhèn)站、翁城站、沙溪站、韶關南站、韶關站。

從各通信站的物理距離和黃花湖通信中心的地理位置綜合考慮，本次萬兆以太網(wǎng)設計采用雙域雙環(huán)架構，與原有千兆網(wǎng)架構相同，以黃花湖通信中心作為整個網(wǎng)絡的核心節(jié)點，其余13站環(huán)形接入，如圖1所示：

圖1 京珠南高速公路萬兆以太環(huán)網(wǎng)

新增萬兆網(wǎng)采用“雙域相切環(huán)”架構，將整個網(wǎng)絡作為2個單域，以湯塘為界，分成2個環(huán)，其中清遠、韶關部分為一環(huán)，一環(huán)主節(jié)點設在管理中心，傳輸節(jié)點為佛岡、高崗、大鎮(zhèn)、沙溪、韶關站、韶關南、翁城、漁灣。廣州部分為二環(huán)，二環(huán)主節(jié)點設在管理中心，傳輸節(jié)點為鐘落潭、北興、鰲頭、湯塘、太和站。由于是相切環(huán)設計，所以，管理中心同時成為一環(huán)和二環(huán)的傳輸節(jié)點。

各通信站與通信中心之間采用環(huán)形萬兆以太網(wǎng)互連以實現(xiàn)快速網(wǎng)絡自愈，以確保各站與通信中心互連的高可用性，本次改造將依舊使用現(xiàn)有光纖通道。

考慮到全線視頻接入業(yè)務分布，本次新增萬兆網(wǎng)將新增萬兆交換機分為3類：

第1類：核心機架式萬兆以太網(wǎng)交換機1臺，部署于黃花湖通信中心；

第2類：站級機架式萬兆以太網(wǎng)交換機4臺，部署于北興、鐘落潭、漁灣、沙溪；

第3類：站級盒式萬兆以太網(wǎng)交換機9臺，署于佛岡、高崗、大鎮(zhèn)、韶關、韶關南、翁城、太和、鰲頭、湯塘。

黃花湖通信中心為全網(wǎng)核心，同時，也是業(yè)務系統(tǒng)集中點，為確保系統(tǒng)的高可靠性，通信中心配置1臺高端核心交換機，采用雙引擎、雙電源冗余方式。核心交換機配置至少48×2個10/100/1000M千兆以太網(wǎng)電口(RJ45)以及至少16個1/10GE 萬兆以太網(wǎng)光口(SFP+)，滿足各類業(yè)務的高速接入，將來可以根據(jù)通信中心工作站等終端的數(shù)量，配置相應的接入交換機。

北興、鐘落潭、漁灣、沙溪站級節(jié)點中，交換機配置至少48×2個10/100/1000M千兆以太網(wǎng)電口(RJ45)以及至少8個1/10GE萬兆以太網(wǎng)光口(SFP+)，滿足附近主線和隧道視頻匯聚、站內收費視頻等終端的接入需求。

佛岡、高崗、大鎮(zhèn)、韶關、韶關南、翁城、太和、鰲頭、湯塘站級節(jié)點中，交換機配置至少48個10/100/1000M千兆以太網(wǎng)電口(RJ45)以及至少4個1/10GE萬兆以太網(wǎng)光口(SFP+)，滿足附近主線和隧道視頻匯聚、站內收費視頻等終端的接入需求。

本項目在黃花湖通信中心新增1臺萬兆網(wǎng)管理工作站和萬兆網(wǎng)網(wǎng)管平臺，實現(xiàn)對全網(wǎng)的統(tǒng)一管理。

3 京珠南高速公路萬兆網(wǎng)升級改造工程的實施方案

3.1 確定萬兆網(wǎng)升級改造工程目標

總體工期：開工時間2016年12月5日，完工時間2017年1月17日。

工期目標：如圖2。

質量目標：工程質量合格和不發(fā)生一般及以上質量責任事故，質量等級為優(yōu)良。

圖2 京珠南高速萬兆網(wǎng)升級改造工程施工橫道圖

安全目標：無發(fā)生人員傷亡和無財產(chǎn)損失。

環(huán)境及文明施工目標：作業(yè)環(huán)境整潔有序，標識清晰，工完場清料清，形象統(tǒng)一。

3.2 項目組織形式

公司組建項目經(jīng)理部，組織精干隊伍，配備一流設備，做好本項工程。設項目經(jīng)理1名，項目總工1名，項目副經(jīng)理1名，技術工程師4人，安全員1人，資料員1人，勞動作業(yè)人員若干。

3.3 施工技術管理

施工圖是安裝工程施工的主要依據(jù)，按圖施工是施工企業(yè)里的施工準則，項目總工加強施工圖的自審和會審，以及做好圖紙交底和技術交底相關工作。

3.4 進度計劃管理

施工進度計劃管理是項目施工中的控制重點之一，它是保證施工項目按期完成、合理安排資源供應、節(jié)約工程成本的重要措施。京珠南高速位于京珠大動脈，車輛通行密集，在車輛通行高鋒期是不容許中斷網(wǎng)絡通信，實際施工會與計劃會產(chǎn)生偏差，界時要及時調整偏差。

3.5 萬兆網(wǎng)升級改造具體實施過程

（1）工廠監(jiān)造和驗收。公司與京珠南業(yè)主簽定合同后，派出專人跟蹤了解合同內產(chǎn)品的制造過程，確保到場的設備符合設計技術特征、合同要求。

（2）設備運輸。交換機、光模塊等設備屬于精密設備，在運輸過程中要采取有效的措施進行保護，避免受外力因素影響受損。

（3）材料報驗。設備、材料到位后，項目部及時做好報驗工作，監(jiān)理和業(yè)主同時簽字驗收。

（4）設備安裝和線纜敷設。交換機等設備要根據(jù)設計圖紙要求進行安裝并做好接地。線纜敷設過程中，電源電纜、信號電纜應分開；機柜內部的纜線或與插頭應貼標簽或套號碼管，避免混淆。

（5）設備單調與系統(tǒng)聯(lián)調。各類通信線纜、交換機和網(wǎng)管計算機安裝完成后，及時配置交換機和安裝網(wǎng)管系統(tǒng)，并開展單機調試工作，在確保各單機設備均運行正常后，方能調試子系統(tǒng)。在子系統(tǒng)獨立開通后，系統(tǒng)聯(lián)調正式進行。

（6）完工測試和驗收。邀請監(jiān)理工程師和業(yè)主代表參加全部完成測試工作并給予確認。完工測試的內容應包括單項設備通電測試、組網(wǎng)測試和各類告警切換測試等。

3.6 工程質量保證措施

成立了以項目總工為領導的質檢小組，對設備、材料、工序交接、分項分部工程進行檢查驗收，切實開展工程質量否決制、嚴禁不合格材料入場、不合格工序不得交接、“誰施工誰負責”等質量管理制度，確保機電工程能在質量受控的狀態(tài)下有序進行。

3.7 安全生產(chǎn)管理

項目部要始終將安全第一貫穿項目施工全過程，首先，成立以項目經(jīng)理為組長安全領導小組；其次，嚴格執(zhí)行安全技術交底制度；最后，遵守安全生產(chǎn)操作規(guī)程，杜絕“三違”現(xiàn)象。

3.8 環(huán)境及文明施工管理

本次改造升級項目主要工作場所是在機房，所有施工作業(yè)人員必須遵守機房管理規(guī)定，嚴禁亂扔亂擺，及時處理施工垃圾，做到環(huán)境整潔有序、標識清晰。

3.9 工程資料管理

本工程要求做到施工與資料管理同步進行，資料管理是指對整個項目實施過程中的派工單，施工日志、工程報表、工程施工相片、工程施工檔案等進行的科學、合理、及時的收集整理、保管和歸檔管理。

4 結語

京珠南高速公路萬兆網(wǎng)升級改造項目通過科學、合理的設計和優(yōu)質、高效的施工建設，實現(xiàn)了通信站點之間高速通信，解決了監(jiān)控帶寬不足、視頻卡頓等問題。隨著科學技術進一步發(fā)展，通信萬兆網(wǎng)技術也將迎來飛躍式發(fā)展，在高速公路機電系統(tǒng)領域，將發(fā)揮越來越大的作用，在2019年全國取消省界收費站中得到了證實。