OTN技术在高速公路骨干通信网络中的应用

陈 作

（湖北省交通运输厅通信信息中心（湖北省交通科学研究所），湖北 武汉 430000）

0 引言

本文论述的骨干通信网络作为高速公路在当今时代进行管理与运营的通信基础设施，很大程度上帮助其管理及运营机构实现了庞大的业务信息输送，包括高速公路联网收费、通信指挥调度、通行车辆监管、高速公路视频监控等信息化业务的互联互通，并为我国高速公路实现各种信息化服务平台的数据传输提供了传输通道。目前OTN技术在我国高速公路骨干通信网中的广泛应用需求呈持续增长阶段。

1 OTN在骨干通信网络中应用的优势

现如今，骨干通信网主要使用的传输技术有SDH、WDM和OTN等。应用OTN技术的骨干通信网络，融合了SDH与WDM通信传输技术的过人之处，实现了大颗粒数据业务的快速传输与高效管理。采用这种技术作为干线通信模式既满足了高速高效的数据传输需求又可以在最大程度上保障通信系统的稳定运行。

1.1 静态的点到点到灵活动态的光调度

OTN能提供基于电层的子波长交叉调度和基于光层的波长交叉调度，提供强大的业务疏导调度能力。在电层上，OTN交换技术以2.5G或10G为传输颗粒，在电层上完成子波长业务调度。在光层上，以ROADM实现波长业务的调度，完成超大容量的光波长交换，子波长和波长的多层面调度，实现了更加精细、高效的带宽利用率。

1.2 大颗粒业务高速率传输

OTN目前定义的电层带宽颗粒为光通路数据单元（ODUk，k=1，2，3），即 ODU1（2.5Gb/s）、ODU2（10Gb/s）和ODU3（40Gbit/s），光层的带宽颗粒为波长，相对于SDH的VC-12/VC-4的调度颗粒，OTN复用、交叉和配置的颗粒明显要大很多，对高速公路高带宽视频数据业务传输的适配和效率都显著提升。

1.3 强大的组网及快速恢复能力

通过OTN帧结构、ODUk交叉和多维度可重构光分插复用器（ROADM）的引入，大大增强了光传送网的组网能力，改变了目前基于SDHVC-12/VC-4调度带宽和WDM点到点提供大容量传送带宽的现状。而采用前向纠错（FEC）技术，显著增加了光层传输的距离。另外，OTN将提供更为灵活的基于电层和光层的业务保护功能，如基于ODUk层的光子网连接保护（SNCP）和共享环网保护、基于光层的光通道、复用段保护以及1+1、1:1、1:N、mesh保护，从而实现50MS的快速保护倒换时间。

1.4 强大的管理维护能力

OTN提供了和SDH类似的开销管理能力，OTN光通路（OCh）层的OTN帧结构大大增强了OCh层的数字监视能力。另外OTN还提供6层嵌套串联连接监视（TCM）功能，这样使得OTN组网时，采用端到端和多个分段同时进行性能监视的方式成为可能。

2 OTN技术的应用方向

2.1 OTN技术在骨干通信网的应用

当前，骨干通信网的扩大化已是大势所趋，比如在电力多业务并存的通信需求下，电网的安全稳定运行至关重要。根据现网的承载能力，利用OTN技术构建单域组网模型和多域组网模型，解决电力骨干通信网络的带宽受限问题，提高骨干通信网络对各类业务的承载能力，提升传输的可靠性。

2.2 OTN技术在轨道交通视频传输应用

OTN技术以光纤通信技术为基础，具有较高的网络可靠性，可满足所有的诸如语音、数据、视频、图像的传输需求，将此技术应用于轨道交通视频传输中，可实时对轨道交通状况进行捕捉，对交通的调度、监管等都具有十分重要的意义。其操作仅需点击所需内容与拖拽就可以实现视频的播放及快进后退，使操作变得更加便捷，这部分完全摒弃了各种外部的视频变换系统的接入。通过OTN通信网络进行变换，所有轨道交通视频都能实现接入至6-12Mbit/s带宽，并在全局性的管理下完成面向全部需求视频对象的控制，使用者完全可根据自己的标准与实际要求展开视频的各种调试。OTN系统可应用于单一摄像头与多个监控设施的多级关联，保证每个镜头与监控设施二者实现互连的关系，可以仅仅利用一个镜头对多站点进行监控设施的连接，在最大程度上提高工作效率，并且无需进行带宽的提升。

3 OTN在高速公路骨干通信网络中的应用与具体实现

3.1 OTN在高速公路骨干通信网络中的应用

OTN技术在湖北省高速公路骨干通信网络中已作出实际项目应用，完成了利用OTN技术构建骨干通信网的建设，在省中心、核心汇聚节点以及多路由节点新增OTN设备，根据高速路网现状部署省级干线OTN大容量通信传输设备及网络。各核心汇聚节点和多路由节点OTN设备与原有MSTP设备进行对接（STM-16等级），核心汇聚节点所辖各路段ETC门架系统通过原有通信网络传输至汇聚节点，OTN设备负责汇聚节点至省中心数据传输。

图1 网络拓扑结构图

3.2 OTN在高速公路骨干通信网络中的具体实现

3.2.1 骨干通信网构建

（1）西北环：由谷城、土关垭（中继站）、六里坪（中继站）、十堰西、房县、保康、店娅（中继站）、远安等站点组成，由谷城站点连接到西环襄樊西站点，由远安站点连接到西环当阳西（玉泉）站点，从而使西北环的业务能够传送到武汉西站点。

光缆路由主要通过汉十高速、十房高速、谷竹高速，采用2芯光纤形成环网，提供10G传输通道。

（2）西南环：由长阳、榔坪（中继站）、建始（中继站）、恩施、宜恩、来凤、鹤峰、五峰、王家畈等站点组成，由长阳站点连接到西环猇亭站点，由王家畈站点连接到西环安福寺站点，从而使西南环的业务能够传送到武汉西站点。

光缆路由主要通过沪渝高速鄂西段、岳宜高速枝江段、恩来高速，采用2芯光纤形成环网，提供10G传输通道。

（3）西环：由孝感、烟店（中继站）、随州、琚湾（中继站）、襄樊西、胡集（中继站）、荆门、当阳西（玉泉）、猇亭、安福寺、荆州、潜江、排湖、仙桃等站点组成，由孝感站点连接到骨干节点武汉北，由仙桃站点连接到骨干节点武汉西。京山南有四个光方向，分别通过宋河（中继站）连接到随州站点，通过太子山（中继站）连接到荆门站点，通过应城站点连接到骨干节点武汉北，通过天门站点连接到潜江站点。京山南除了承载自身的业务外，还可作为其他部分站点的业务备份迂回通道。公安站点与荆州站点组建两点环，从而构成业务的主、备路由。

光缆路由主要通过保宜高速、汉十高速、荆宜高速、武荆高速、沪渝高速汉宜段、京珠高速，采用2芯光纤形成环网，提供100G传输通道。

（4）东环：由黄陂东、麻城东、黄州、黄石、三溪（中继站）、通山、张公等站点组成，由黄陂东站点连接到中心环施岗站点，由张公站点连接到中心环武汉南站点，从而使东环的业务能够传送到武汉西站点。总路咀站点一边连接东环黄州站点，另一边连接中心环施岗站点，从而构成业务的主、备路由。

光缆路由主要通过沪蓉高速麻武段、大广北高速、大广南高速、杭瑞高速、咸通高速、京珠高速，采用2芯光纤形成环网，提供10G传输通道。

（5）中心环：由施岗、凤凰山、武汉南、军山等站点组成，由施岗站点连接到骨干节点武汉北，由军山站点连接到骨干节点武汉西。

光缆路由主要通过京珠高速、武汉绕城高速，采用2芯光纤形成环网，提供100G传输通道。

市区环（100G波道）：

由武汉北、武汉西、数据中心、交通厅等站点组成环网，承载全网所有分中心的业务。

光缆路由主要通过京珠高速、市内租用光纤，采用2芯光纤形成环网，提供100G传输通道。

3.2.2 骨干通信网链路保护

（1）西北环、西南环、东环业务保护

主、备用收费业务在各自归属环网内按照正、反方向以无保护链的方式进行承载，在西北环和西环的襄樊西及当阳西交叉节点再以ODUk SNCP保护方式构建主、备业务路由，这种方式可以预防西北环和西环同时断纤时导致的业务中断故障。

主、备视频监控业务在本站点以ODUk SNCP保护方式构建主、备业务路由，在西北环和西环的襄樊西交叉节点通过业务电交叉的方式穿通到随州站点，在西北环和西环的当阳西（玉泉）交叉节点通过业务电交叉的方式穿通到猇亭站点，从逻辑上构成一个大的ODUk SNCP保护环。

SDH设备接入业务为点对点业务，骨干OTN传输网提供点对点的业务通道，SDH业务的保护由SDH设备构建的逻辑环网进行保护。

（2）西环、中心环业务保护

西北环的主用业务在襄樊西配置业务的ODUk SNCP相交环保护方式，在当阳西配置业务穿通透传。西北环的备用业务在当阳西配置业务的ODUk SNCP相交环保护方式，而在襄樊西配置业务穿通透传。这种配置方式可以预防襄樊西或当阳西某一个节点设备失效的情况下导致西北环业务中断的故障。

主、备收费及视频业务在本站点以ODUk SNCP保护方式构建主、备业务路由，从逻辑上构成一个大的ODUk SNCP保护环。

SDH设备接入业务为点对点业务，骨干OTN传输网提供点对点的业务通道，SDH业务的保护由SDH设备构建的逻辑环网进行保护。

3.2.3 骨干通信网数据接入

湖北省为实现高速公路未来多种类业务类型的接入，各OADM站点配置4套千兆汇聚交换机，分别为收费业务、视频业务、路政业务、应急指挥业务的接入做汇聚功能。

同时将原有SDH干线传输系统调整为OTN的数据接入。利用节点通信站处SDH原有光接口板与OTN干线传输系统对接，将原有SDH传输的数据业务用OTN干线传输进行承载。

4 OTN在通信网络中的应用效果

以OTN技术在湖北省的高速公路通信网络中的使用为实例分析，根据该技术的特点在当地的骨干高速公路路段范围内的多个核心站点建立多光路汇聚点，并通过常规情况下该设施的输送长度展开多个节点的光缆长度设计，其中用80公里做标注，面向相同的节点中过长的问题建立中继设备。在通信网络实际构建中，围绕城市的高速公路做中心环网，4个汇聚环，3个骨干节点。同时将原有SDH干线传输系统调整为OTN的数据接入。利用节点通信站处SDH原有光接口板与OTN干线传输系统对接，将原有SDH传输的数据业务用OTN干线传输进行承载。每个分中心提供2路收费业务通道（2*GE接口）、视频监控业务通道（2*GE接口）、SDH设备接入业务通道（STM-16接口，接口数量根据光方向数确定）。根据各个环网的站点数量及业务数量进行计算，西北环、西南环、东环等各需要5*10G带宽，其中2*10G承载收费业务，2*10G承载视频监控业务，1*10G承载SDH设备接入业务和其他临时业务。

西环和中心环除承载自身业务外，西环还需要承载西北环、西南环的过路业务，中心环还需要承载东环的过路业务。基于总体业务带宽及波道资源利用的考虑，西环和中心环各自规划2*100G带宽，其中1*100G承载收费业务，1*100G承载视频监控业务，SDH设备接入业务和其他临时业务在1*100G视频监控通道中进行独立承载。

骨干环分别承载西环2*100G业务+中心环2*100G业务+武汉西、数据中心以及交通厅骨干节点之间的2*100G业务，本次骨干环的总带宽规划为6*100G带宽。

湖北省此次应用OTN技术的骨干通信网络能满足全国高速公路取消省界收费站对通信传输提出的需求，针对不同应用层面对收费数据、图像、管理业务在传输质量、速度、可靠性等方面的不同需求，建设先进的通信传输网络，为高速公路实现客货车自由流及现代化管理提供信息传输平台。

5 结束语

应用于高速公路通信网络中的OTN技术在保持了本身的显著特征之外，兼备了以往的SDH所具有的平稳运行与安全处理的优点，以及WDH具备的输送内容容量巨大化等特点，在完成灵活处理工作的基础上最大程度地实现其控制性能。OTN技术的应用在高速通信网络中比较广泛，当进行长距离输送数据或者其他情况时其特有的可实施价值可以最大程度上服务于高速公路的建设，该技术的应用将成为高速公路通信网络发展强大的必然趋势。OTN技术主要的特点就是可以极大程度上增强现有信息的输送带宽与输送效率等，同时提升网络的真实性，保障其安全运行，这种技术优势势必会对交通信息化的进步作出重要的贡献。