高速公路通信系統(tǒng)中OTN技術(shù)應(yīng)用研究

韓園園

（山東奧邦交通設(shè)施工程有限公司，山東濟(jì)南 250000）

0 引言

高速公路的整體運(yùn)行要求較多的服務(wù)部門為過往的駕駛?cè)藛T提供服務(wù)，OTN 技術(shù)可以為工作人員的具體工作提供協(xié)助。高速公路建設(shè)中收費(fèi)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、緊急電話和霧檢測器等都需要接入網(wǎng)絡(luò)，按照專網(wǎng)性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立穩(wěn)定的通信系統(tǒng)[1]。高速公路通信系統(tǒng)可以應(yīng)用OTN 技術(shù)進(jìn)行建設(shè)，滿足信息輸入和輸出要求，達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行要求，建立開放性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還可以將所有的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行整合，將信息更準(zhǔn)確快速地傳輸?shù)秸军c(diǎn)。

1 OTN 技術(shù)應(yīng)用概述

1.1 OTN 技術(shù)概念

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以基礎(chǔ)性承載網(wǎng)絡(luò)為依托，若想滿足大容量和高速率的要求，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)更新，建立更穩(wěn)定的通信系統(tǒng)。OTN 技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用能夠降低傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)建設(shè)工作的影響，OTN 技術(shù)可以構(gòu)建更完整的網(wǎng)絡(luò)，滿足傳輸要求，同時(shí)可以覆蓋全國的信息傳輸系統(tǒng)[2]。OTN 技術(shù)主要包括節(jié)點(diǎn)機(jī)、單模光纖、用戶界面等，依據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量接入界面卡。OTN 技術(shù)在高速通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中可以克服傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，還可以降低層層解碼對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用的影響。

1.2 OTN 技術(shù)優(yōu)勢

1.2.1 高性價(jià)比

光纖通信系統(tǒng)具有良好的業(yè)務(wù)傳輸功能和接入功能，可以實(shí)現(xiàn)圖像和語音數(shù)據(jù)的接入，為公路運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，可以降低養(yǎng)護(hù)要求。OTN 技術(shù)在高速公路通信系統(tǒng)的應(yīng)用中能夠解決通信問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能的優(yōu)化處理[3]。采用OTN 技術(shù)工程費(fèi)用比較低，后期維護(hù)運(yùn)行比較簡便，可以降低后期故障、設(shè)備升級(jí)等因素對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，相比其他技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的性價(jià)比更高。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)抗毀性能

OTN 技術(shù)有較多的優(yōu)勢，在高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用OTN 技術(shù)可以提高節(jié)點(diǎn)機(jī)故障抗毀性。在某些節(jié)點(diǎn)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)其余部分能夠重組功能，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，在故障節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)返回初始設(shè)定的模式，保證整體運(yùn)行要求。不需要人為調(diào)整該系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)終端擴(kuò)充，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充時(shí)不影響既有網(wǎng)絡(luò)光纖運(yùn)行，全網(wǎng)組裝時(shí)間比較短。雙環(huán)路光纖傳輸平臺(tái)中若是單個(gè)環(huán)路發(fā)生光纖中斷，可以立即轉(zhuǎn)換到另一環(huán)路，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行[4]。應(yīng)用OTN 技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中可以接入所有信號(hào)，不需要任何編碼解碼操作，并且在同一網(wǎng)絡(luò)中能夠自動(dòng)結(jié)成節(jié)點(diǎn)，終端站電源供應(yīng)數(shù)據(jù)冗余，一套系統(tǒng)發(fā)生故障后可以轉(zhuǎn)換到另一套系統(tǒng)，降低通信系統(tǒng)故障對(duì)運(yùn)行的影響，保證所有信息傳輸滿足具體應(yīng)用要求，降低網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險(xiǎn)，避免影響正常通信工作。

1.2.3 兼容性高，維護(hù)靈活

高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用OTN 技術(shù)可以完全兼容所有的支路運(yùn)行，并且業(yè)務(wù)接口調(diào)整對(duì)線路建設(shè)影響較小[5]。OTN 通信技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無縫融合和兼容，降低故障發(fā)生率，保證各個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。OTN 技術(shù)應(yīng)用可以保證帶寬容量，性能可靠，并且線路節(jié)點(diǎn)及在各類故障中具有自愈能力，系統(tǒng)再發(fā)生故障處理也能夠保證設(shè)備自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，降低故障處理時(shí)間，還能夠解決設(shè)備運(yùn)行問題。同時(shí)，實(shí)時(shí)傳入所有的語音圖像信息，保證所有數(shù)據(jù)的傳入和接入符合要求。OTN 技術(shù)集成度比較高，不需要其他設(shè)備或軟件的支持即可進(jìn)行解碼等操作，系統(tǒng)具有雙環(huán)治愈網(wǎng)，靈活并且維護(hù)簡便。

1.2.4 系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可控性

OTN 技術(shù)通過光纖鏈路連接不同節(jié)點(diǎn)，形成兩個(gè)方向循環(huán)的環(huán)路。按照既定的連接模式，將網(wǎng)絡(luò)分成不同的電路連接模式，通過鏈路和環(huán)路連接模式，滿足通信運(yùn)行要求，在發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行有效處理。所有節(jié)點(diǎn)之間的信息接收通過收發(fā)器模塊實(shí)現(xiàn)，不同節(jié)點(diǎn)之間的連接通過連接模式實(shí)現(xiàn)，保證所有系統(tǒng)的可控性和正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)管理故障。

1.2.5 具有較大的顆粒和較高速率

高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中需要對(duì)采用的技術(shù)進(jìn)行分析，若某技術(shù)投入使用后容易發(fā)生故障，故障處理難度比較大，就會(huì)影響整體運(yùn)行效果。為滿足高速公路通信系統(tǒng)運(yùn)行要求，需要對(duì)所有被采用的技術(shù)進(jìn)行分析，將OTN 技術(shù)應(yīng)用其中，通過多種方式進(jìn)行通信連接，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營能力和網(wǎng)管能力較強(qiáng)，保證網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的可靠性?，F(xiàn)階段高速公路通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)不斷增多，可以通過這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用解決多元問題，保證所有數(shù)據(jù)傳輸可靠，解決網(wǎng)絡(luò)管理問題。

2 高速公路通信系統(tǒng)中OTN 技術(shù)應(yīng)用

高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中對(duì)OTN 技術(shù)的有效應(yīng)用需要對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，在前期做好系統(tǒng)規(guī)劃工作，保證所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息符合要求，為高速公路通信系統(tǒng)規(guī)劃提供更多的信息。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建思路

高速公路建設(shè)中應(yīng)用OTN 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)可以保證內(nèi)部信息管理和監(jiān)控信息管理工作的完善，在資金有限的情況下可以結(jié)合具體業(yè)務(wù)量和光纜資源配置等開展工作，統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中要結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展實(shí)際情況，制訂成熟的計(jì)劃，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸規(guī)劃工作順利進(jìn)行[6]。全國高速公路建設(shè)中需轉(zhuǎn)變各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌∪Ｗo(hù)機(jī)制后進(jìn)行通信建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)全國高速公路系統(tǒng)化規(guī)劃[7]。OTN 技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用符合業(yè)務(wù)規(guī)劃要求，在業(yè)務(wù)規(guī)劃中要重點(diǎn)進(jìn)行業(yè)務(wù)電話、指令電話和緊急電話等管理。使用接口界面卡將路況信息、車輛檢測和識(shí)別信息等傳輸?shù)焦芾碇行模瑢?duì)各收費(fèi)站收費(fèi)實(shí)際信息采集和傳輸管理，利用處理界面卡進(jìn)行處理，對(duì)收費(fèi)廣場、匝道立交、收費(fèi)站等實(shí)施監(jiān)控（見圖1），通過這種方式滿足設(shè)計(jì)要求。高速公路管理中心和收費(fèi)站點(diǎn)要設(shè)置不同的節(jié)點(diǎn)機(jī)，并且要有接入業(yè)務(wù)接口，保證高速公路系統(tǒng)服務(wù)要求，將語音和圖像等信息集成在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。

圖1 收費(fèi)站系統(tǒng)OTN 通信技術(shù)架構(gòu)

規(guī)劃通信系統(tǒng)時(shí)可以采取分復(fù)用技術(shù)，將全系統(tǒng)分為四芯單模光纖所組成的雙環(huán)自愈網(wǎng)，確定誤碼率不超過10-9%，功耗在200W 以內(nèi)。在通信系統(tǒng)規(guī)劃中需考慮路段長度對(duì)通信業(yè)務(wù)帶寬的影響，同時(shí)結(jié)合業(yè)務(wù)需求進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)各路段中心業(yè)務(wù)要求進(jìn)行帶寬調(diào)整，滿足各路段帶寬使用要求。高速公路通信網(wǎng)帶寬規(guī)劃需要結(jié)合具體情況，一般高速公路預(yù)計(jì)設(shè)置160 個(gè)路段中心，各個(gè)路段中心遠(yuǎn)期自用帶寬需要在1052Mbps～2368Mbps，結(jié)合通信業(yè)務(wù)的需求進(jìn)行處理，保證所有業(yè)務(wù)符合運(yùn)行要求。

2.2 傳輸與接入系統(tǒng)

高速公路通信系統(tǒng)構(gòu)建中OTN 技術(shù)能夠滿足輸入輸出界面卡標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置要求，將視頻信號(hào)壓縮成編碼，這樣就可以符合系統(tǒng)更換要求，用戶不需要安裝另外的界面，通過鼠標(biāo)就可以進(jìn)行圖像切換，滿足切換要求，并且能夠達(dá)到帶寬效果。OTN 技術(shù)圖像傳輸和接入功能處理時(shí)，需要一個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)全部圖像進(jìn)行管理，用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行圖像帶寬、幀數(shù)和色彩的調(diào)整。OTN 技術(shù)應(yīng)用有助于減輕系統(tǒng)維護(hù)工作量，并且能夠減少光纖芯數(shù)，有效降低建設(shè)成本[8]。OTN 技術(shù)應(yīng)用于輸出及接入系統(tǒng)建設(shè)，能夠靈活地處理圖像，并且能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、多落點(diǎn)連接、預(yù)留寬帶切換等功能，能夠滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單臺(tái)攝像機(jī)和監(jiān)視器的對(duì)應(yīng)，了解路面具體情況。多落點(diǎn)連接能夠滿足多個(gè)站點(diǎn)監(jiān)視器連接要求且?guī)挷蛔?，解決監(jiān)控問題。預(yù)留寬帶切換處，可以連接上百部攝影機(jī)圖像，還能夠任意切換用戶所需的監(jiān)測器，滿足高速公路用戶監(jiān)測圖像輸入和輸出要求，并且能夠解決實(shí)際使用問題。在數(shù)據(jù)查找方面應(yīng)用也有良好的價(jià)值，可以有效地解決具體問題，對(duì)各項(xiàng)工作開展都有較大的幫助。

2.3 選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

選擇高速公路通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，需要將公路權(quán)限作為應(yīng)用節(jié)點(diǎn)，并且在具體規(guī)劃過程中考慮業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，將高速公路建設(shè)后進(jìn)行拓展的可能納入考量，這就需要考慮到未來的發(fā)展規(guī)劃，要結(jié)合之后可能的擴(kuò)容要求進(jìn)行規(guī)劃，滿足后續(xù)通信系統(tǒng)升級(jí)要求。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D可以設(shè)計(jì)成鏈型、樹形、環(huán)形等，鏈型拓?fù)鋵儆谧罨A(chǔ)的形式，結(jié)構(gòu)比較簡單，但是光纜中斷會(huì)導(dǎo)致鏈接下的業(yè)務(wù)全部中斷，這種形式適用于測試業(yè)務(wù)連接。星形拓?fù)涓鞴?jié)點(diǎn)均與中心節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，因此中心節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷比較重，若是這一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。樹形拓?fù)淙缤瑯淠痉种?，能夠?qū)崿F(xiàn)故障隔離，并且能夠增加新的支路，這種形式更符合具體應(yīng)用要求，但是根部光纜或設(shè)備發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入輸出受到影響。環(huán)形拓?fù)湓谕ㄐ畔到y(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用比較多，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，通信還可以通過環(huán)網(wǎng)的另一端進(jìn)行傳輸，可以有效降低對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響，同時(shí)還能夠提高網(wǎng)絡(luò)保護(hù)強(qiáng)度。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建中鏈型拓?fù)浒踩禂?shù)最低，業(yè)務(wù)量不高的情況下可以接入節(jié)點(diǎn)機(jī)以及波道內(nèi)的環(huán)網(wǎng)狀；樹形結(jié)構(gòu)對(duì)高速公路全段構(gòu)建和局部構(gòu)建更有效，更適合推廣應(yīng)用；網(wǎng)狀拓?fù)湫问酵ǔＶ挥迷诠饫|組，一般是應(yīng)用在以環(huán)形為主進(jìn)行高速公路通信系統(tǒng)構(gòu)建中，這樣能夠滿足具體應(yīng)用要求，還能夠降低通信系統(tǒng)總規(guī)劃的成本[9]。

2.4 網(wǎng)管系統(tǒng)

高速公路通信系統(tǒng)網(wǎng)管系統(tǒng)OTN 技術(shù)應(yīng)用具有自我診斷的能力，若是系統(tǒng)發(fā)生故障會(huì)發(fā)出可視警告，在維護(hù)中能夠?qū)⒐收宵c(diǎn)顯示出來。

第一，終端還可以將其存儲(chǔ)在硬盤中，并且將其打印輸出，這樣能夠讓相關(guān)人員了解發(fā)生故障的位置，進(jìn)行故障檢修和處理。若是激光接收器所接收的光信號(hào)幅度超過500NW，管理中心也會(huì)發(fā)出警告。

第二，數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)置多重密碼保護(hù)，能夠維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)可以通過更改指令的方式執(zhí)行具體工作，滿足實(shí)際處理要求[10]。高速公路通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不受接口板插拔或數(shù)據(jù)設(shè)定的影響，網(wǎng)絡(luò)控制中心能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且能夠?qū)Ω鱾€(gè)接口板端口運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并管理中心節(jié)點(diǎn)；也能夠接入全套系統(tǒng)，正常運(yùn)行系統(tǒng)發(fā)生故障中斷時(shí)，可以由網(wǎng)管設(shè)備將其與站點(diǎn)終端設(shè)備控制轉(zhuǎn)換到備用設(shè)備中，可以保證系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，在系統(tǒng)故障解決后進(jìn)行相關(guān)處理。

其三，跟蹤系統(tǒng)。光環(huán)網(wǎng)同步時(shí)中網(wǎng)管系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置跟蹤順序，第一主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障停機(jī)后，全網(wǎng)能夠進(jìn)行第二主機(jī)自動(dòng)同步跟蹤，這樣能夠在所有存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)機(jī)在電源供應(yīng)中斷后可以自行重啟，恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)，并且不需要重新導(dǎo)入數(shù)據(jù)，滿足設(shè)備的運(yùn)行要求。

其四，通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)管理信息傳輸和高層信息管理系統(tǒng)等，這些模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一管理，保證高速通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.5 OTN 技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中對(duì)技術(shù)的應(yīng)用需要保證合理性，同時(shí)還要對(duì)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行具體規(guī)劃。第一，保證網(wǎng)絡(luò)建設(shè)合理，同時(shí)要對(duì)架構(gòu)進(jìn)行分析，保障架構(gòu)符合運(yùn)行持久性要求。通信系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用OTN 技術(shù)能夠接入更多線路，滿足整體運(yùn)行要求。高速公路通信系統(tǒng)構(gòu)建需要結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)資源開展各項(xiàng)工作，提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，要考慮各個(gè)方面因素可能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，并且對(duì)故障因素進(jìn)行全面核查。高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中若存在故障隱患，由于高速公路線路比較長可能導(dǎo)致故障問題難以處理，且篩查難度比較大，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用其中能夠解決具體問題，還能夠保證信息傳輸速度和質(zhì)量。尤其是高速公路會(huì)定期更新升級(jí)，若線路無法接入新的系統(tǒng)會(huì)影響其發(fā)揮作用，需要鋪設(shè)新的網(wǎng)絡(luò)，影響高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)。第二，重視對(duì)技術(shù)建設(shè)的合理規(guī)劃。OTN技術(shù)應(yīng)用的過程中需要按照高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)具體要求進(jìn)行分段處理，并且要充分地考慮區(qū)域等級(jí)和層次規(guī)劃等相關(guān)要求。國道和省道不同級(jí)別道路可以結(jié)合具體情況進(jìn)行承載性能和承受范圍的調(diào)整，還可以結(jié)合干線網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，這樣能夠解決網(wǎng)絡(luò)使用問題。

3 結(jié)語

綜上所述，高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)中將OTN 技術(shù)應(yīng)用其中可以滿足高速公路建設(shè)要求，提高通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。OTN 技術(shù)在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用需充分考慮通信要求，尤其是要結(jié)合人工智能技術(shù)、5G 技術(shù)等開展通信建設(shè)，可以提高駕駛便利性。OTN 技術(shù)在高速公路通信建設(shè)中應(yīng)用可以向可視化、可測化、可控等方向發(fā)展，更好地滿足通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求，提高服務(wù)水平。