OTN技術(shù)在高速公路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

張兆將

（甘肅紫光智能交通與控制技術(shù)有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

對(duì)于現(xiàn)代高速公路系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通信系統(tǒng)是最為重要的組成部分之一，對(duì)于保證高速公路的正常運(yùn)行具有非常關(guān)鍵的作用，通過(guò)高速公路通信系統(tǒng)可以為管理部門提供多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)檎麄€(gè)公路系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)以及服務(wù)提供更好的保障。近些年隨著通信技術(shù)的發(fā)展，OTN技術(shù)得到了越發(fā)廣泛的應(yīng)用，對(duì)于確保通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性具有重要作用[1]。

1 OTN技術(shù)在高速公路通信系統(tǒng)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

1.1 多業(yè)務(wù)接入承載以及獨(dú)立傳輸

對(duì)于高速公路通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，利用OTN技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)傳輸不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這樣就能夠提升監(jiān)控圖像的成像效果，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更高質(zhì)量的收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸，能夠更好確保整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的安全性以及可靠性。將OTN技術(shù)應(yīng)用在高速公路通信系統(tǒng)當(dāng)中不但可以實(shí)現(xiàn)高速公路的全業(yè)務(wù)接入，同時(shí)還可以確保多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的獨(dú)立傳輸，此種設(shè)置方式能夠確保高速公路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)更加完整的傳輸，更好實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代高速公路通信網(wǎng)高帶寬以及大容量的需要，同時(shí)也能夠和已有的設(shè)備進(jìn)行有效匹配，能夠降低系統(tǒng)的升級(jí)成本。通過(guò)OTN技術(shù)的有效應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)高速公路的智能化建設(shè)，已經(jīng)成為了多元化發(fā)展的趨勢(shì)所在[2]。

1.2 具有較強(qiáng)的可控性

對(duì)于OTN系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)光纖鏈路對(duì)不同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，最終形成了兩個(gè)反向循環(huán)的環(huán)路。OTN網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)不同光導(dǎo)纖維進(jìn)行連接的，節(jié)點(diǎn)的具體連接情況對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式具有直接影響。按照連接模式的不同將OTN網(wǎng)絡(luò)連接分成“鏈路連接模式”以及“環(huán)路連接模式”等類型，因?yàn)楦咚俟吠ㄐ畔到y(tǒng)的OTN節(jié)點(diǎn)之間主要是利用收發(fā)器模塊實(shí)現(xiàn)的，所以不同節(jié)點(diǎn)之間的連接是通過(guò)收發(fā)器模塊連接模式來(lái)決定的，這就大大提升了整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)管理的可控性能。

1.3 較大的顆粒以及較高速率

傳統(tǒng)高速公路通信系統(tǒng)中主要采取的是SDH技術(shù)，該技術(shù)主要是以業(yè)務(wù)電層處理為主，具有統(tǒng)一性網(wǎng)絡(luò)接口，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的重組以及自愈。雖然SDH技術(shù)具有如上特點(diǎn)，但是以SDH技術(shù)為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)采取的是單通道線路模式，想要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展是比較復(fù)雜的，同時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)顆粒相對(duì)較小。另外，WDM技術(shù)主要針對(duì)的是光層處理方式，采取的是多波長(zhǎng)通道模式，可以實(shí)現(xiàn)較大的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)顆粒。但是以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)是建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的業(yè)務(wù)模式，其靈活性相對(duì)較差，無(wú)法進(jìn)行較為完善的保護(hù)。而以O(shè)TN技術(shù)為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)則充分融合了上述兩種模式的優(yōu)點(diǎn)，大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)能力、網(wǎng)管能力，同時(shí)也提升了網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的可靠性，可以有效滿足現(xiàn)階段及今后高速公路通信系統(tǒng)多業(yè)務(wù)、多元化的需要，實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸[3]。

1.4 系統(tǒng)具有較強(qiáng)的恢復(fù)性能

按照類型的不同可以將OTN網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浞殖伞半p環(huán)結(jié)構(gòu)”以及“雛菊鏈”兩種類型，由于雙環(huán)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)更好的系統(tǒng)恢復(fù)性能，所以O(shè)TN網(wǎng)絡(luò)在具體應(yīng)用時(shí)主要采取的是雙環(huán)結(jié)構(gòu)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將OTN技術(shù)應(yīng)用到高速公路通信系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型的網(wǎng)絡(luò)管理，可以對(duì)故障實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)，也可以對(duì)端到端通道性能進(jìn)行有效監(jiān)視。高速公路通信系統(tǒng)可以按照具體業(yè)務(wù)類型選擇針對(duì)性的保護(hù)機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型業(yè)務(wù)的保護(hù)功能，所以以O(shè)TN技術(shù)為基礎(chǔ)建立高速公路通信系統(tǒng)可以確保業(yè)務(wù)的快速恢復(fù)。

2 以O(shè)TN技術(shù)為基礎(chǔ)的高速公路通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以往的高速公路通信系統(tǒng)主要是建立在SDH技術(shù)之上實(shí)現(xiàn)的，在充分參照所在地通信系統(tǒng)基本情況基礎(chǔ)上，在高速公路的相關(guān)區(qū)段設(shè)置分插復(fù)用設(shè)備，以此和周邊通信系統(tǒng)建立起相應(yīng)關(guān)聯(lián)，從而最終形成干線光傳輸系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，OTN技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其在高速公路通信系統(tǒng)方面的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全新設(shè)置，利用節(jié)點(diǎn)機(jī)作為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)的連接，通過(guò)語(yǔ)音的形式就可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的傳輸，而通過(guò)數(shù)據(jù)接口和網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。高速公路通信系統(tǒng)方面的各種設(shè)備都可以和周邊最近的節(jié)點(diǎn)機(jī)實(shí)施連接，以此種方式實(shí)現(xiàn)信息的采集以及發(fā)布，通過(guò)OTN技術(shù)的有效應(yīng)用可以進(jìn)一步完善高速公路通信系統(tǒng)的建設(shè)[4]，如圖1所示。

圖1 基于OTN 技術(shù)的高速公路通信系統(tǒng)

2.1 網(wǎng)管系統(tǒng)模塊

OTN系統(tǒng)通過(guò)其所具有的網(wǎng)管模塊可以進(jìn)行通信系統(tǒng)故障的自動(dòng)判定，其基本原理在于：系統(tǒng)中激光接收器一旦所收到的光信號(hào)超出了限定的區(qū)域就會(huì)自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，同時(shí)可以通過(guò)維護(hù)終端機(jī)所具有的彩色圖形功能將故障點(diǎn)具體展示出來(lái)，能夠更加立體地展現(xiàn)出故障因素。同時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置了多重密碼保護(hù)，一旦管理中心將相關(guān)信息傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)就可以第一時(shí)間進(jìn)行備份保存。另外，該系統(tǒng)可以對(duì)不同接口板端口信息運(yùn)行情況進(jìn)行在線檢測(cè)，接口板的插入以及拔出并不會(huì)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況造成影響。

處在管理中心的節(jié)點(diǎn)機(jī)可以同時(shí)接入兩個(gè)系統(tǒng)，一旦其中某個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障就可以利用網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行備用設(shè)備的切換，能夠確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)始終保持在安全運(yùn)行狀態(tài)，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。另外，光環(huán)網(wǎng)中主同步時(shí)鐘具有自動(dòng)跟蹤功能，一旦某個(gè)主節(jié)點(diǎn)機(jī)發(fā)生停機(jī)情況，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就能夠根據(jù)設(shè)定好的跟蹤順序?qū)τ谙聜€(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)跟蹤，若是節(jié)點(diǎn)機(jī)電源發(fā)生中斷就可以采取針對(duì)性措施來(lái)解決，電源重啟之后能夠繼續(xù)運(yùn)行，無(wú)需重啟操作。

2.2 圖像傳輸和接入模塊

OTN系統(tǒng)中主要通過(guò)M-JPEG圖像傳輸界面卡的方式實(shí)現(xiàn)壓縮，通過(guò)此種方式可以進(jìn)行圖像的切換，相關(guān)用戶只要利用鼠標(biāo)點(diǎn)選就能夠完成圖像的快速切換，并不用和外圍視頻切換系統(tǒng)進(jìn)行連接。所切換的圖像可以利用統(tǒng)一性網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)所有圖像的管理，相關(guān)用戶能夠根據(jù)自身具體需要對(duì)圖像相應(yīng)操作進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，從而大大降低總體工作量，能夠大大節(jié)約投入的資源量。除此之外，也可以采取預(yù)留寬帶可切換連接方式，能夠確保圖像管理系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)攝像機(jī)圖像和站點(diǎn)監(jiān)測(cè)器圖像實(shí)時(shí)切換，管理人員只要通過(guò)鼠標(biāo)就能夠完成PTZ的控制，能夠滿足不同類型業(yè)務(wù)需要[5]。

2.3 OTN系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式

從現(xiàn)階段來(lái)看，在對(duì)高速公路通信系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)過(guò)程中往往都會(huì)在所建路段的不同分中心設(shè)置相對(duì)應(yīng)的光匯節(jié)點(diǎn)設(shè)備，都是參照普通光傳輸設(shè)備的傳輸距離進(jìn)行不同接入點(diǎn)光纜距離的設(shè)定，一般情況下都是將80km作為基準(zhǔn)。對(duì)于不同區(qū)域的接入點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如果接入點(diǎn)之間的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，那么為了保證傳輸?shù)挠行跃托枰趦山尤朦c(diǎn)之間設(shè)置中繼設(shè)備。在實(shí)施網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)過(guò)程中可以將繞城高速作為核心環(huán)網(wǎng)，同時(shí)要根據(jù)公路的具體情況設(shè)定相應(yīng)數(shù)量的匯聚環(huán)，最后利用OTN技術(shù)來(lái)進(jìn)行核心環(huán)以及匯聚環(huán)的建設(shè)。對(duì)于OTN核心環(huán)來(lái)說(shuō)，其具有不同的高速站點(diǎn)，為了保證不同站點(diǎn)之間能夠?qū)崿F(xiàn)有效的傳輸，往往需要在不同環(huán)之間設(shè)置透明的傳輸通道，可以采用40波通道的OTN設(shè)備以及10Gbit/s傳輸通道實(shí)施通信，要確保每一個(gè)環(huán)和總公司間具有10Gbit/s的傳輸帶寬。OTN的網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

圖2 OTN 網(wǎng)絡(luò)圖

2.4 OTN技術(shù)在高速公路通信系統(tǒng)中應(yīng)用注意事項(xiàng)

第一，保證傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的合理性，同時(shí)確保架構(gòu)滿足實(shí)際需求。高速公路通信系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)過(guò)程中，要充分發(fā)揮相應(yīng)通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)，最大程度發(fā)揮OTN技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)來(lái)增強(qiáng)整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。除此之外，要充分考量到各方面因素對(duì)于系統(tǒng)造成的影響，對(duì)于故障進(jìn)行全方位排查，能夠?yàn)镺TN技術(shù)的具體應(yīng)用、信息傳輸效率的提升提供基礎(chǔ)保障。

第二，對(duì)于OTN技術(shù)的建設(shè)進(jìn)行合理規(guī)劃。在應(yīng)用OTN技術(shù)過(guò)程中，需要按照高速公路的具體情況采取分段式規(guī)劃方式，充分考量區(qū)域等級(jí)、層次級(jí)別等進(jìn)行針對(duì)性的規(guī)劃。例如針對(duì)國(guó)道、省道等不同的級(jí)別，在應(yīng)用OTN技術(shù)過(guò)程中要根據(jù)不同的承載性能、承受范圍對(duì)于干線網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)、骨干網(wǎng)絡(luò)等實(shí)施科學(xué)合理的規(guī)劃。

3 結(jié)語(yǔ)

以O(shè)TN技術(shù)為基礎(chǔ)的高速公路通信系統(tǒng)充分融合了傳統(tǒng)SDH技術(shù)以及WDM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了更加靈活、更加可靠、大容量以及大顆粒的傳輸，在實(shí)際應(yīng)用中可以大大提升具體業(yè)務(wù)調(diào)度的靈活性，能夠進(jìn)一步提升管理性能，可以實(shí)現(xiàn)完善的保護(hù)方式。隨著近些年OTN技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，將其應(yīng)用在高速公路通信系統(tǒng)中一定可以大大提升高速公路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸有效性和可靠性，對(duì)于現(xiàn)代交通行業(yè)建設(shè)具有非常重要的作用。