广西全区高速公路通信系统干线网络升级改造设计研究

莫新强

摘要：随着智慧交通的发展以及ETC门架系统、高速公路视频云联网等业务的推动，对高速公路通信网络的需求越来越大，当前高速公路通信系统干线网络已不能满足业务的需求。文章结合当前广西全区高速通信干线系统现状、广西高速公路网规划（2018—2030年），从规划、设计的角度对广西全区高速公路通信系统干线网络基于OTN技术升级改造设计进行研究。

关键词：高速公路;通信系统;干线网络;设计

中国分类号：U495文献标识码：A

0 引言

截至2019年年底，广西全区高速公路通车总里程突破6 000 km，全区高速公路全部实现联网。当前广西高速公路通信系统干线网络采用MSTP组网，带宽仅为2.5 G。MSTP凭借全业务接入能力，硬管道传输的安全性一直倍受高速公路专网的青睐。随着通信技术的发展以及高速公路业务需求的变化，根据《交通运输部关于印发取消高速公路省界收费站总体技术方案的通知》和《全国高速公路视频联网工作实施方案》，对通信网络的实时性、可靠性以及网络带宽提出了更高的要求，OTN技术凭借其超大传输容量、多业务融合、带宽配置灵活、安全可靠等特点成为全国高速公路通信系统组网的首选。本文将结合广西高速公路通信系统现状及路网规划，从通信系统技术、管理架构、布设原则、组网方案等方面进行研究，提出适合广西高速公路通信系统干线网络升级改造的设计方案。

1 通信技术对比分析

随着通信技术的不断发展，现有SDH/MSTP、PTN、OTN等多种新型传输技术，本文对不同技术进行对比分析，如表1所示。

结合业务带宽需求，对SDH/MSTP、PTN、OTN等多种技术进行对比分析：

（1）现有SDH通信网络仅能支持每个路段分中心分配不到20 M带宽，带宽远远无法满足现有业务的需求;

（2）OTN设备的成熟度、扩展性、性价比远胜于SDH设备，部署OTN骨干网络更具前瞻性和经济性;

（3）利用高速公路骨干通信网可开展增值业务，由于增值租赁的业务颗粒大、TDM业务要求的特性，适宜选择OTN技术建设高速骨干通信网。

综上，全区高速公路通信系统干线网络建议采用OTN技术组网。

2 基于MSTP技术的升级改造设计研究

基于MSTP技术的升级改造设计方案：当前全区干线通信设备主要为烽火设备、华为设备和阿尔卡特朗讯设备，其中阿尔卡特朗讯设备已运行20年，设备丢包率较高，备品备件已无法采购，本次升级改造统一将其替换为STM-64等级的MSTP设备。烽火设备、华为设备多数可以通过扩容，将STM-16等级板卡更换为STM-64等级，实现10 G传输容量，部分无法扩容的则直接更换成STM-64等级10 G的MSTP设备，实现全区的MSTP高速公路专网升级至10 G传输容量，达到较低的投入即可满足当前全区高速公路收费、监控管理需求。此外，部分更换下来的STM-16板卡则下沉到各路段接入网使用，实现再利用。

3 基于OTN技术的升级改造设计研究

基于OTN技术的升级改造设计方案：以区通信总中心为核心节点，以区内国家干线公路为主骨架，在全区14个地市级行政区域设置市级通信分中心作为骨干层业务汇聚点，组建一个40×100 G OTN大容量骨干网。在全区所有县级均设置业务节点，并就近汇聚至市级通信分中心，汇聚层容量为40×10 G，建设一张覆盖全区市县的高速公路通信专网。

3.1 管理架构

当前高速公路通信系统采用的是三级管理架构，即区通信总中心-路段通信分中心-基层无人通信站。随着广西高速公路路网密度越来越大，干线节点数量剧增，三级管理架构已经无法满足管理需求。本文提出采用四级管理架构，如图1所示，即区通信总中

心-市级通信分中心-路段通信分中心-基层无人通信站。其中高速公路通信系统干线网络由骨干层通信网和汇聚层通信网两层构成，路段接入网可以根据路段具体情况自组网。

3.2 干线节点的设置原则

高速公路通信系统干线节点设置按照以下原则进行：

（1）干线节点应设置在路网交叉点。路网交叉点便于多方向光缆线路连接，利于系统形成网状拓扑结构，充分保障系统的稳定可靠。

（2）以国家干线公路为主骨架、以市级行政区域为汇聚节点进行通信系统干线网络建设，能够为今后的发展预留足够的空间。

（3）每个干线节点原则上与三个以上的相邻干线节点连通。干线节点所连接的干线节点数（连通度），决定了该节点所接入业务的可选路由数。连通度过高，则系统管理复杂，投资高;连通度过低，系统安全性和健壮性会降低。

（4）干线节点尽可能靠近大中城市设置。大中城市通常是路网交通枢纽，高速公路管理机构设置较集中，有利于靠近业务中心，减少业务进入干线网络的成本，有利于系统维护管理。

3.3 基于OTN技术的高速公路通信系统干线网络组网方案

核心环以南宁绕城高速为依托构建，主要包括区通信总中心、南宁东、南宁南、安吉东、石埠和南宁空港6个节点，核心环的设计将有效缓解区通信总中心的接入压力，保障网络传输的可靠性。骨干层通信网络采用“1个核心環+6个汇聚环”方式，同时在每个县均设置汇聚层干线节点就近以链状或环网形式接入市级通信分中心，达到“所有通信节点实现互联互通，骨干节点实现环网保护，全网实现统一网管”的目标，实现全区高速公路干线通信“一张网”。

4 基于MSTP技术与基于OTN技术的升级改造设计方案对比分析（见表2）

5 现有干线设备再利用方案

当前广西的高速公路通信干线系统主要是SDH/MSTP设备为主，多数已经运行十年以上，近三年新通车的高速公路均采用PTN、OTN设备。基于OTN技术的升级改造时，原有的OTN设备满足组网要求的可继续利用，无法满足组网要求的可与现在的SDH/MSTP、PTN设备下沉至路段接入网再利用，以保护投资。

6 结语

当前ETC门架收费系统对通信系统的实时性、可靠性要求较高，现有SDH/MSTP网络丢包率较高，已不能满足业务需求。随着高速公路智慧交通的发展，车路协同等技术的成熟，高速公路通信专网将不再局限于收费、监控等传统业务，有可能逐步转变为除运营商网络、广电网络外又一张可运营的专网。因此，在全区建设一张基于OTN技术的大容量高速公路通信专网迫在眉睫，能达到一举两得的效果。

参考文献：

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