高速公路智能通信系统中ASON技术的应用

摘要 为构建高效传输平台以满足高速公路信息传输及运营部门管理需要，文章以具体公路段为例，在通信系统设计中引入ASON技术，并从线路状况较为简单的区段开始，从点至面有步骤地展开ASON设计，再将局部ASON网络连成一体，构建起智能化交换全光通信网络。整个方案中引入MESH网状组网方式，使通信网络灵活性和扩展性显著提升；高速公路智能通信系统全部业务功能基本实现，ASON技术优势也得到充分发挥。

关键词 高速公路；智能通信系统；ASON技术；组网

中图分类号 U495文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）23-0026-03

0 引言

高速公路通信系统为公路日常运营、监控信息获取、道路管理提供基础数据、语音、视频、图像等支撑资料，同时向交通流量监测、交通网路应急处理等业务提供数据传输平台。当前公路运营业务规模持续扩展，特别是其中各类宽带业务量持续增多，打造传输稳定、运行安全可靠、性能优良的通信传输网络便成为高速公路通信面临的重大课题。当前，受限于主客观条件，已建路段通信系统线路兼容性不良，资源利用率不高，网路兼容性及数据处理应用程度和时效性均严重脱离运营管理的需要，无法适用于智慧高速公路发展对通信基础设施建设的需要。

基于此，该文依托G65纵向线某高速公路段SDH传输体系实际，对高速公路智能通信系统建设及运行方面ASON技术的应用展开探索与思考，以供借鉴参考。

1 工程概况

某高速公路为G65纵向线的重要路段，通信系统是该公路段交通运行中不可或缺的部分，其为公路管理模块间的通信、道路服务水平的提升提供重要保障。该公路通信系统由干线光纤数据实时传输系统、电话交互系统、业务同步入网系统、传输链路、电源系统等子系统组成。该公路通信传输平台建设选用的是MSTP体制，该模式能向多种业务提供统一接口，并保留TDM交叉能力，具备SDH/PDH業务接口及SDH环状组网保护功能，满足数据接入需要并提供IP业务接口。但MSTP体制在发展中逐渐显现出可靠性不足的缺陷，无法抗拒SDH环网内多点故障和环间故障，难以达到99.999%的可靠等级^[1]；扩容成本增大，电路调度及环间资源优化日益烦琐，业务模式单一。以上问题可通过ASON技术的应用得到较好解决。

2 ASON技术在公路通信中的应用

ASON（Automatically Switched Optical Network）即能直接在光层上按需提供服务的光网络，该技术实现了光层面交换与传输的融合，在SDH中引入路由协议及信令机制，以提供更多类型服务。通过该技术融合SDH帧结构后，能在SDH网络上将ATM信元打包传输，提升服务质量的同时，实现信息快速交换；还能提升SDH传输特性，实现大容量、可靠稳定的数据传输。在公路通信系统传输网层面引入ASON后，还必须侧重研究传送系统可能的平面功能、数据实时保护及恢复功能，以使网络组网能力更加灵活，增强网络自愈能力，降低网管费用。

2.1 ASON与常规硬件的联合组网

按照ITU技术下ASON网络平面架构的设计思路，ASON技术除应对ITU-T所定义的SDH传送网适用外，又能与OTN较好融合；还能通过与PTN相关层级展开融合升级，不断重新应用至PTN网络。换言之，在以上过程中，ASON技术必须存在多种选择的可能。ASON组网的基本设想是在光传送网内引入控制平面以实现光网络智能化以及网络资源按需分配。借助分布式网管系统，ASON实现了IP的灵活与效率、SDH保护能力、DWDM容量的有机结合，实时感知网络和用户服务，依托软件从光层提取服务。

ASON技术应用于该公路智能通信系统后，需要将SDH硬件设施直接与相应的ASON设备匹配连接，但事实却是SDH设备无法直接完成这种连接，因而也无法直接升级。为此，只能展开集中式网管配置，划分SDH设备区域，通过集中式网管传输、处理SDH域信息，借助这种构建思路实现端至端ASON域与传统SDH域的互联，较好解决ASON设备和传统设备联合组网问题^[2]。联合组网将SDH环网骨干层改进为ASON的MESH网结构，并对任意电路施加双节点保护；汇聚层和接入层传统SDH设备仍保留，任意ASON设备失效均不会影响业务。这种联合组网架构既能阻止骨干层断缆，还能将原骨干层设备下移至汇聚层，在不造成原投资浪费的情况下完善和优化原网络结构。

2.2 高速公路通信系统ASON组网设计

MESH组网方式在智能光网系统内十分常见，此种方式具有很大的便捷性和灵活性，连接链路易于扩展；此外，即使不进行1/2带宽的预留，仍能在较大的带宽需求下达到带宽资源节省的目的。该组网方式还能提升网络安全性，向网络资源提供多条保护路径。MESH组网方式下，因ASON网络扩展性、灵活性更大，直接在环上增加链路即可，无须展开环升级。

结合该公路通信网络实际，ASON网络的实现可分为以下步骤：一是将ASON中使用的核心层SDH环网设备调整为MESH网状拓扑，以使接入层和汇聚层仍能继续使用SDH环网设备；二是为预防节点失效，同时避免因核心层出现故障而对下载设备造成不利影响，必须对ASON节点接入设备设置两节点保护。按照以上思路，主要安排中心机房承担起该高速公路通信系统ASON组网核心层组建的任务。就具体的组建过程而言，由核心层具体运用MESH网状结构，同时结合ASON技术实现。以上此类组网过程简洁、明确，具有较好的可操作性，升级容易，更不会对既有网路传输业务造成干扰、占用和影响^[3]。

3 高速公路通信系统的实现

3.1 系统配置

在省交通通信中心设置1套具备波分复用和带宽升级功能的STM-64级ASON ADM设备，远期能通过波分复用使单根光纤带宽扩展成2组等级设备。而各分中心采用STM-16级ASON干线传输设备。通信分中心内采用ZXA10 OLTC光线路终端设备，沿线无人通信站则采用1套ZXA10 ONUC灵活接入设备。通信分中心光传输系统网管终端采用ZMONM E300综合业务接入网管系统以及ZXJ10数字程控交换机；同时采用ZXV10 M900 32A视讯多点视频会议系统控制单元，该设备支持1组1080HD16画面或3组1080HD4画面，并支持32个2M同时接入。

3.2 骨干传输系统

该文所研究的高速公路中，既有的省级通信中心和已经运行稳定的路段通信中心之间，所存在的传输网络为典型的骨干通信网，向交通干线层业务提供传输平台和业务保护。

3.2.1 网络拓扑

当前，由骨干、汇聚层所构成的双平面组建模式在该公路现有骨干传输网结构中得到较好应用，其跨接接入层的位置恰好设置于相同区域双平面两端汇聚硬件位置，具体见图1。在这种设计思路下，核心层任务主要由中心机房承担，为确保其核心功能的顺利发挥，并持续向海量通信及数据处理业务提供支持，必须同时为其配制大容量、大交叉设备。为起到较好的配合作用，汇聚层网络必须得到相应程度的拓展延伸，使接入层光缆及同缆路由减少，为接入层的双节点接入提供保证。为避免影响跨环电路安全，防止单个汇聚层节点失效，汇聚层和接入层，核心层和汇聚层间的传输网必须通过SNCP提供保护；确保在骨干层光缆及汇聚层和接入层光缆均发生断纤^[4]时，电路安全免受影响。

3.2.2 骨干网中ASON的应用

SDH干线传输系统已经在该公路所在省干线联网中全面采用，为向未来通信业务的纵深拓展提供保证，对传统SDH技术具有兼容效果的ASON自动交换光网络系统必须在干线节点中得到推广。以省中心为核心构建核心环网，采用支持ASON网络的MESH RING混合结构，智能ASON网络交换中心采用STM-64等级保护环，同时使数据交换、传输、处理能力均得到提升。所有通信网均按照ASON 10Gb设计标准建设。

因骨干层业务需求量较大，核心交换网多环互联、跨环节点众多，若单纯依靠子网保护，无法确保通信安全与稳定。在该公路通信系统内引入ASON技术后便可使此类问题得到较好解决，该公路ASON网络在构建起STM-64等级核心交换网后逐渐扩大应用范围，最终实现公路全线通信系统智能光网络全覆盖。

3.2.3 网络配置

根据骨干通信网规模、容量及近期带宽要求选择速率。该高速公路网络速率可根据各路段管理中心在业务运行中实际占用的带宽展开估算，核心环、核心环与次级链路、区域骨干网等层级可依次采用STM-64、STM-16、STM-4传输速率。通过工作波长1 310 nm的G652型单模光纤实现综合业务接入。

3.3 数字程控交换

该系统主要起到各部门各单位车辆运行语音、监控检测图像、收费及缴费数据点对点传输的功能，为管理层和下属管理单位构建起实时通信通道。该高速公路主要采用自动电话交换系统，该交换网络可使通信质量与效率显著增强，具备各种情境下的通信保障，扩展灵活，安全性高。随着路网增大增密，为便于指挥调度，设计出三级终端网络结构^[5]：

C1（一级交换中心）：即该高速公路根据交通通信需要划分出X个汇接区，各区内设置1个一级交换中心，各交换中心借助基干路由呈网状连接；

C2（二级交换中心）：即在各大片区设置XX个二级交换中心，该中心和一级交换中心间通过基干路由连接；各二级交换中心之间、二级与一级交换中心之间酌情设置高效直达路由；

C3（三级交换中心）：即在人员聚集、交通量巨大、各类业务量汇聚密集的地区和站点，该中心和下属次级中心主要借助基干路由相连；根据实际业务量，在三级、二级及一级交换中心之间设置高效直达路由。

该公路网络管理系统采用SOA自动电话交换网架构联系不同功能单元，并通过中立方式定义接口；采用统一及通用方式构建服务交互。运行于通信网中的各类交换机通过设备代理统一接口管理，信息则借助骨干网传送，以实现网络管理功能服务。

3.4 支撑网

支撑网主要传递监测、控制信号，在高速公路智能通信系统中起到神经中枢的作用，可为业务传输网络稳定运行提供保证，实现网络传输的实时性和准确性。支撑网主要由同步网、网络管理网、公共信道信令网组成。

同步网能确保全部数字设备间传输速率的一致性，并能较好避免收发间时钟频率错位而引发误码，从而减少数字设备滑动。高速公路ASON智能通信系统中的同步网由SSU、PRC、LPR等时钟形式组成，其中，同步供给单元SSU是传输硬件和程控交换系统内的同步功能单元。

网络管理网是通信网络存储、维护、管理以及信息操作的综合性手段，能为通信網主管部门掌控通信网络提供可能。在ASON和SDH干线设备运行于统一网络管理平台下时，ASON网管系统还具有强大的逐级向下兼容功能。

信令网能实现与电话有关的客户服务控制信号、网络管理维护信号的传送。当前，该高速公路段各片区组建的程控交换网主要采用NO.7信令方式，故在ASON技术应用后，可依托既有程控交换网构建公路信令逻辑网。

4 结论

综上所述，在高速公路智能通信系统中应用ASON技术前，必须从公路通信网层级架构设置、干线以及接入网的组成、光缆资源利用及传输网路监管等问题着手，深刻剖析通信网络所面临的突出问题和核心难点，对ASON设计思路和技术要点在高速公路路网中应用的可行性。该文立足该公路业务信息量规模及传输现状，分析发现ASON网络条件下组网方式规划、节点设置、保护倒换以及给出的支撑网部署、接入网优化、软交换引入等建议均切实可行。该文所提出的方案在高速公路路网通信系统得到成功应用，避免了通信系统建设技术标准不一等问题的出现，在综合考虑既有网络开发利用潜力及规划投资的基础上，为公路通信网未来建设提供了可行思路。

参考文献

[1]申有祥， 曲志明， 鹿瑶. ASON技术在SDH传输网中的应用[J]. 中国新通信， 2019（24）： 101.

[2]刘明生. 基于ASON的高速公路骨干通信网升级探讨[J]. 中国交通信息化， 2022（5）： 120-123.

[3]张任翔. 基于ASON技术高速公路通信网的应用研究[J]. 四川建材， 2020（4）： 139-140.

[4]李华. 智能光网络在高速公路通信中的应用[J]. 黑龙江交通科技， 2018（9）： 214-215.

[5]黄科强. 基于ASON和SDH的高速公路传输网络优化模型应用研究[J]. 西部交通科技， 2023（1）： 167-170.

收稿日期：2023-10-07

作者简介：陈志鹏（1990—），男，本科，工程师，从事高速公路机电及信息化管理工作。