在高速公路通信专网中PTN技术的应用

李祺锋

【摘 要】目前基于同步数字体系（SDH）的光传送网在高速公路专用通信网中普遍采用，但随着高速公路以视频监控业务为主的宽带业务不断增加，SDH这种以电路交换为核心的技术已经越来越难以承载大量的宽带业务。本文结合SDH存在的问题，介绍了分组交换网PTN+无源光网络PON在高速公路通信系统中的组网方式及其特点。

【关键词】SDH；PTN；PON

0.引言

同步数字体系（SDH）从上世纪90年代中期进入实用化，在全球获得了巨大的发展，SDH的出现被业界认为是光传送网领域的一次革命。我国高速公路专用通信网的光传送网主要采用SDH技术，随着高速公路网密度加大和网格化及Internet快速发展，交通信息化快速提高，SDH网络的固有缺点已不能适应新业务需求，高速公路光传送网的升级和演进已提到议事日程。

1.高速公路SDH解决方案存在问题

高速公路SDH解决方案诞生之初主要是解决高速公路上的电话通信、监控设备信息传输用的，主要提供E1、RS232、RS485等各类低速业务接口。后来随着高速公路视频监控和收费业务的需要，以及MSTP技术的发展和成熟，又逐渐增加了以太网业务接口。目前的SDH设备在高速公路上主要是承载监控业务、收费业务等各类IP业务，而传统的电话业务反而只占用了很少的带宽。随着接入网向宽带化、程控交换向软交换方向发展，E1接口和各类低速度业务接口正逐渐被高速公路淘汰。

以SDH为核心的解决方案已经在高速公路通信系统应用了10多年了，实践经验证明，SDH承载技术能够满足高速公路基本业务的需要，为高速公路的通信、收费、监控、运营管理等系统提供了稳定可靠的传输通道。但随着高速公路以视频监控业务为主的宽带业务不断增加，SDH这种以电路交换为核心的技术已经越来越难以承载大量的宽带业务，其主要表现有以下几个方面：

1.1传输效率比较低

SDH技术原本就是以传输固定速率和低带宽的电路业务，以2M为基本颗粒，因此其承载10/100M以太网时需要将以太网数据分割成无数个2M颗粒，经过层层的封装和复杂的转换过程才能在光纤上传输，因此其传输以太网效率非常低，在传输视频业务时这种带宽的浪费尤其严重，只有约50%左右的带宽能够用户传输以太网业务。

1.2升级扩容代价比较高

对于新增视频监控等高带宽需求的以太网业务，SDH系统只有通过升级传输带宽和增加以太网单板等方式实现，而SDH系统中成本最贵的就是光板和以太网板，因此其升级扩容代价比较高，且替换下来的设备和单板基本无用处。

1.3对高速公路视频监控等以太网业务承载性不好

SDH只能对以太网业务提供有限的固定带宽通道，而不能够提供大容量宽带、带宽动态调整、多等级服务质量等业务，无法完全发挥以太网业务的特点。

2.PON技术

PON（无源光网络，Passive Optical Network）是指ODN（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控制站的光线路终端（OLT），一级一批配套的安装于用户场所的光网络单元（ONU）。在OLT与ONU之间的ODN包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。

3.高速公路PTN+PON解决方案概述

随着通信技术的不断发展，以分组传送网PTN和无源光网络PON为主的通信传输接入技术已经非常成熟，正在市场中大量的应用，逐渐替代原有SDH网络设备。在高速公路通信系统中，由于视频监控业务的逐渐增多，传统的SDH网络已经越来越难以满足业务需要，而PTN和PON技术却能够很好地解决宽带以太网业务的传输和接入中的问题，因此非常适合在高速公路中应用。

高速公路通信系统由干线光纤传输系统、综合业务接入系统、远端接入系统、程控交换系统等构成。其中干线光纤传输系统仍然采用现有的SDH设备，综合业务接入系统采用内置PTN的光纤传输设备和宽带接入设备组成，远端接入系统采用无源光网络PON设备组成，并可将PON的局端设备内置到ONU中。

通信系统总体结构如下：

3.1干线光纤传输系统

采用传统的SDH设备有利于和原有干线网络的联网和业务管理。

3.2综合业务接入系统

综合业务接入系统主要由光网络单元（ONU）和光线路终端设备构成（OLT）。接入网光传输系统采用新一代宽窄带一体化综合接入设备组建。在通信分中心设置一套局用型光线路终端设备，在各无人通信站站各设置一套用户型光线路终端设备。

接入系统采用全分组光纤传送技术-PTN技术的内置传输组建成千兆光纤自愈环网，为接入网提供千兆PTN光纤网络，为高速公路各类业务提供丰富的传输带宽。

3.3远端接入系统

远端接入系统采用无源光网络PON系统设备组成，主要解决高速公路收费站和高速公路沿途的视频、监控数据等业务的传输和接入。

PON系统由局端设备与多个用户端设备之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网连接。现在某些厂家可将PON系统的局端设备内置到综合业务接入网ONU或者OLT设备内，使远端接入系统与综合业务接入系统融为一体，并能够由一个网络管理系统进行管理和维护，使得高速公路的通信网络系统能够延伸到外场各个监控点，大大提高了高速公路监控系统网络的安全性和可靠性，并减轻了高速公路监控系统的管理和维护压力。

4.高速公路PTN+PON解决方案特点

本解决方案具有如下特点：

4.1技术先进、是高速公路通信网络未来发展的一种趋势

全IP传输网络：从传统SDH系统的接口IP、内核电路交换升级到PTN系统的接口和内核均IP化，实现了接入网的全IP传输，并且前端PON设备也是以IP方式接入，因此实现了整个通信系统的IP化传输和接入。

全光纤网络传输：将光纤网络以PON的方式延伸到了高速公路沿途监控点，实现了高速公路整个网络的全光纤传输。

全宽带网络：以IP为核心，实现了全网全宽带，提供10/100M、1000M、10GE等各种宽带接口，能对各种宽带业务高效可靠的传输。

4.2全网统一管理，方便管理维护

全网所有设备都实现了统一的管理，特别是对外场设备也能够进行管理和维护，提高了高速公路通信系统管理范围，能够极大方便高速公路得管理和维护。

4.3高效承载高速公路视频监控业务

PTN和PON系统天生就是为大容量的IP业务所服务的，因此能够完全适应高速公路视频监控业务对传送网络的需要，特别是能够提供视频业务端到端的传输和管理、端口带宽流量的智能控制等功能。

5.结束语

通信技术发展日新月异，一种技术从发展成熟到市场应用，再到被新的技术取代，一般也就10来年的时间。SDH技术从成熟到大规模应用，目前已经近20年的时间了，已经大大超过了其生命周期。新的业务需求不断推动新的承载技术发展，特别是各种业务都已经逐渐IP化了，更需要适应以IP业务为主的新的承载技术应用到高速公路通信网络中。PTN—包传送网络正是为解决IP业务传输高带宽、高传输效率、高可靠性传输需要的一种技术，它作为SDH技术的升级，吸收了SDH系统的优点和IP交换的优点，具有广泛的应用前景。 [科]