浅析福建高速公路通信系统技术体制的发展和网络规划

吴亚忠

浅析福建高速公路通信系统技术体制的发展和网络规划

吴亚忠

（福建省交通规划设计院，福州350004）

摘要本论文简要介绍了SDH、OTN、程控交换、软交换技术的特点和优缺点，结合目前高速公路通信系统中传输网、语音系统的网络结构现状和规划，以高速公路通信网络的业务需求为出发点，浅析了基于SDH、程控交换的通信系统技术体制向OTN、软交换技术为核心的技术体制平滑演进的原因。

关键词通信系统SDHOTN程控交换软交换

1　前言

自从1997年12月福建第一条高速公路泉厦高速公路建成通车起，作为高速公路机电系统的”三大”系统之一的通信系统，就是福建省高速公路的运营和管理、收费和监控系统的基础。构建一个安全、稳定、高效、易于扩展和维护管理的通信网络，是高速公路通信网建设的目标。而随着传统的语音、收费和监控业务及其他的呼叫业务、CATV系统和会议电视系统等业务需求发展，通信系统通信传输网和语音交换技术体制也随着相应发展。

2　通信传输技术发展和规划

福建省高速公路通信传输网络由骨干层通信网和路段本地接入网两级网络构成。省通信中心至各路段通信中心之间传输网络为骨干传输网，是省中心、市中心和分中心之间构建起来的光纤数字传输网络，是全省传输网络的核心部分，为监控系统、收费系统、视频图像、语音网、办公自动化等综合系统提供传输通道。系统总体框架如图1所示。

图1　福建省高速公路通信系统总体架构图

2.1原有传输网技术体制 （SDH）

2014年之前，福建省高速公路通信传输设备选用以SDH为基础的MSTP多业务传输平台产品。采用EOS技术，主干节点ADM设备采用STM-16等级（2.5G） 设备，接入层按需采用STM-16或 STM-4 （622M）等级设备。

MSTP技术，是基于SDH的光传输技术。它可在同一传输系统中，同时实现对PDH业务、SDH业务、IP业务和ATM业务的多业务传送。它具有传统SDH所具有的组网灵活、网络保护完备、强大的网管能力等优良特性，较好地解决了特别是城域传输网中的多业务同一平台传输的问题，是目前应用最为广泛的光传输技术。我国各省高速公路通信网络中，MSTP应用广泛。但基于

SDH的MSTP传输技术存在如下缺点：每个MSTP设备的以太网处理板卡需要对每个业务进行MAC地址查询，随着环路上的节点增加，查询MAC地址表速度下降，处理性能明显下降；对数据业务的传输采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成较大的带宽浪费，在传输视频业务时这种带宽的浪费尤其严重；不能对基于以太网的用户提供多等级具有质量保障的服务，服务类型属于面向非连接，不能提供端到端的质量保障。

2.2SDH传输网网络结构

福建省高速公路SDH骨干网形成“目”字形拓扑结构，“目”形结构主要由A环、B环、C环三个MSP环组成。另外还将形成一个核心环（MSP环）和一个D环（PP环）。

图2　SDH骨干网网络拓扑结构图

2.3现有传输网技术体制 （OTN）

随着福建高速公路高清视频、信息化、互动服务、云计算等新兴业务的涌现，对网络带宽提出了前所未有的挑战，有了大颗粒（Gb/s量级）的电路调度需求。而SDH不能满足新兴业务对带宽的更高需求，直接反映为对传送网能力和性能的要求。OTN技术由于能够满足各种新兴业务需求，从2014年泉州湾跨海大桥项目起，逐渐成为福建省高速公路通信传输方案新选择。

OTN是光传送网，是从传统的波分技术演进而来，主要加入了智能光交换功能，可以通过数据配置实现光交叉而不用人为跳纤，大大提升了波分设备的可维护性和组网的灵活性。同时，新的OTN网络也在逐渐向更大带宽，更大颗粒，更强的保护演进。OTN的主要优点是完全向后兼容，它可以建立在现有的SONET/SDH管理功能基础上，不仅提供了存在的通信协议的完全透明，而且还为WDM提供端到端的连接和组网能力。OTN概念涵盖了光层和电层两层网络，其技术继承了SDH和WDM的双重优势，可提供多种客户信号封装和透明传输，大颗粒的带宽复用、交叉，具有强大的开销和维护管理能力。

随着高速公路信息通信网的全国性互联，承载在省级高速公路传输网上的业务（行业内部管理信息、监控信息等）将日益增多，基于ROADM（光域交叉）的OTN设备可逐步布设，满足未来的发展需求。

2.4OTN骨干网网络结构

根据高速公路业务汇聚特点，随着福建省高速公路“十一五”跨“十二五”和“十二五”新开工项目项目，OTN光传输骨干网节点逐步建设。省数据中心为总的业务汇聚节点，即省汇聚节点。福州西站点、宁德站点、南平兴田（武夷山）站点、三明南站点、莆田站点、泉州西站点、厦门站点、漳州站点和龙岩站点等九地市的信息均向数据中心站点传送汇聚。接入网则可选择OTN、MSTP、PTN等多种技术体制构建，应根据各路段的实际需求和业务特点而定。

福建省OTN（电域交叉OTH）骨干网是以10Gb/s为基础速率的开放型单纤单向波分复用系统，并且按40/48×10G/s容量进行设备配置，可平滑升级到80/96× 100G/s。

图3　OTN骨干网网络拓扑结构图

3　语音交换技术发展和规划

3.1程控交换技术

2012年之前，海西高速公路通信网络采用程控交换机来组网建设海西高速公路电话网。程控交换技术是建立在电路交换基础上的语音交换技术。它占用固定时隙，具有良好的服务质量和实时性，可支持传统程控交换机的各种新业务和功能。电路交换技术成熟而稳定，在QoS和价格方面具有一定的优势。

福建省高速公路数字程控交换（SPC）系统由两级体系构成，一级交换中心设在省通信中心和泉州西中心（辅助汇接局），设置一台长市话合一的数字程控交换机，主要负责本局终端话务接续和省级内局间（地市间）汇接接续，以及省级间专网的长途话务接续。泉州西中心作为省中心汇接局的备份，提高系统可靠性。

二级交换中心设在地市汇聚中心，主要负责本地市所辖范围内的终端话务交换和局间话务交换，以及出入市话交换。在一级交换中心和二级交换中心之间设基干路由，其中，二级交换中心至汇接局基干电路均为2× 2Mbit/s；二级交换中心至辅助汇接局基干电路均为1× 2Mbit/s；汇接局与辅助汇接局间核心基干电路为2× 2Mbit/s。

随着时间的推移和通信技术的发展，电路交换技术在技术先进性、带宽利用率、扩容升级等方面具有明显缺陷。现有路网通信系统中程控数字交换机软件版本比较低，容量不够，硬件设备面临停产和专业维护人员的缺失，导致了系统版本升级费用过高，网络结构不够合理造成交换速度较慢，所有电话无法统一管理，已经不能满足海西高速公路电话交换网网络要求。因此，新的交换网络要能满足当前的业务需求，并且要顺应通信行业的发展趋势，满足语音、数据等多种业务，网络成本要低，尽可能多利用旧设备。

图4　交换网络结构图

3.2软交换系统

软交换技术softswitch是广义NGN（下一代网络）中关于语音交换的技术，是基于分组交换的一种语音交换技术，语音信息以数据包的形式进行传输和交换处理。它由软交换机、信令网关、媒体资源网关等组成，通过开放的构件，提供开放的网络接口，能实现比程控交换机系统更为丰富的新业务和新功能。它能实现对传统程控交换的融合，延长了传统模拟电话服务的生命周期。

2012年后，福建省高速公路语音网统一采用软交换技术，但应兼容已有程控交换设备。全省高速公路配置二套软交换核心汇接局，含SS软交换机和综合媒体网关（TG/SG），分别放置在二个省级网络汇聚中心，即福州西分中心和省数据中心。

图5　全省软交换网构成图

各地市汇聚中心各部署一套综合媒体网关（TG/SG），到公网以及专网各局的2M中继链路都将割接到TG/SG上，同时部署网管系统进行本地化管理。

软交换技术具有传统交换无法比拟的技术优势，能够实现电路技术无法实现的业务或者是实现成本很高的业务。它克服了程控交换非“全业务网”的缺点，实现了在同一网络上同时传输语音、数据和多媒体业务，融合了通信业务，并且具有成本低、接入灵活等优势，尽可能的利用现有设备资源，节约了设备和组网建设成本，满足了高速公路综合业务提供能力的发展需求。

4　结束语

从总体上看，基于OTN的智能光网络将为大颗粒宽带业务的传送提供非常理想的解决方案。相对SDH而言，OTN技术的最大优势就是提供大颗粒带宽的调度与传送，因此，在不同的网络层面是否采用OTN技术，取决于主要调度业务带宽颗粒的大小。按照网络现状，国家干线传送网、省内骨干传送网以及本地传送网的核心层调度的主要颗粒一般在Gb/s及以上，因此，这些层面均可优先采用优势和扩展性更好的OTN技术来构建。

另外，软交换网络已走向实际应用，在三网融合的背景和驱动下，软交换技术将以其网络融合性好、开放接口、组网灵活、业务多样等方向快速发展。该系统的应用不仅在技术上实现了更新换代，同时也推进了维护管理的改革思路，推动了高速公路通信系统信息化的步伐，带来了巨大的示范效应和指导意义，为其他高速公路通信系统的建设提供了宝贵技术经验和管理经验，为高速公路行业内通信系统的发展奠定了基础。

参考文献

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