淺析福建高速公路通信系統技術體制的發展和網絡規劃

吳亞忠

淺析福建高速公路通信系統技術體制的發展和網絡規劃

吳亞忠

（福建省交通規劃設計院，福州350004）

摘要本論文簡要介紹了SDH、OTN、程控交換、軟交換技術的特點和優缺點，結合目前高速公路通信系統中傳輸網、語音系統的網絡結構現狀和規劃，以高速公路通信網絡的業務需求為出發點，淺析了基于SDH、程控交換的通信系統技術體制向OTN、軟交換技術為核心的技術體制平滑演進的原因。

關鍵詞通信系統SDHOTN程控交換軟交換

1　前言

自從1997年12月福建第一條高速公路泉廈高速公路建成通車起，作為高速公路機電系統的”三大”系統之一的通信系統，就是福建省高速公路的運營和管理、收費和監控系統的基礎。構建一個安全、穩定、高效、易于擴展和維護管理的通信網絡，是高速公路通信網建設的目標。而隨著傳統的語音、收費和監控業務及其他的呼叫業務、CATV系統和會議電視系統等業務需求發展，通信系統通信傳輸網和語音交換技術體制也隨著相應發展。

2　通信傳輸技術發展和規劃

福建省高速公路通信傳輸網絡由骨干層通信網和路段本地接入網兩級網絡構成。省通信中心至各路段通信中心之間傳輸網絡為骨干傳輸網，是省中心、市中心和分中心之間構建起來的光纖數字傳輸網絡，是全省傳輸網絡的核心部分，為監控系統、收費系統、視頻圖像、語音網、辦公自動化等綜合系統提供傳輸通道。系統總體框架如圖1所示。

圖1　福建省高速公路通信系統總體架構圖

2.1原有傳輸網技術體制 （SDH）

2014年之前，福建省高速公路通信傳輸設備選用以SDH為基礎的MSTP多業務傳輸平臺產品。采用EOS技術，主干節點ADM設備采用STM-16等級（2.5G） 設備，接入層按需采用STM-16或 STM-4 （622M）等級設備。

MSTP技術，是基于SDH的光傳輸技術。它可在同一傳輸系統中，同時實現對PDH業務、SDH業務、IP業務和ATM業務的多業務傳送。它具有傳統SDH所具有的組網靈活、網絡保護完備、強大的網管能力等優良特性，較好地解決了特別是城域傳輸網中的多業務同一平臺傳輸的問題，是目前應用最為廣泛的光傳輸技術。我國各省高速公路通信網絡中，MSTP應用廣泛。但基于

SDH的MSTP傳輸技術存在如下缺點：每個MSTP設備的以太網處理板卡需要對每個業務進行MAC地址查詢，隨著環路上的節點增加，查詢MAC地址表速度下降，處理性能明顯下降；對數據業務的傳輸采用PPP或ML-PPP映射的方式，映射效率低，造成較大的帶寬浪費，在傳輸視頻業務時這種帶寬的浪費尤其嚴重；不能對基于以太網的用戶提供多等級具有質量保障的服務，服務類型屬于面向非連接，不能提供端到端的質量保障。

2.2SDH傳輸網網絡結構

福建省高速公路SDH骨干網形成“目”字形拓撲結構，“目”形結構主要由A環、B環、C環三個MSP環組成。另外還將形成一個核心環（MSP環）和一個D環（PP環）。

圖2　SDH骨干網網絡拓撲結構圖

2.3現有傳輸網技術體制 （OTN）

隨著福建高速公路高清視頻、信息化、互動服務、云計算等新興業務的涌現，對網絡帶寬提出了前所未有的挑戰，有了大顆粒（Gb/s量級）的電路調度需求。而SDH不能滿足新興業務對帶寬的更高需求，直接反映為對傳送網能力和性能的要求。OTN技術由于能夠滿足各種新興業務需求，從2014年泉州灣跨海大橋項目起，逐漸成為福建省高速公路通信傳輸方案新選擇。

OTN是光傳送網，是從傳統的波分技術演進而來，主要加入了智能光交換功能，可以通過數據配置實現光交叉而不用人為跳纖，大大提升了波分設備的可維護性和組網的靈活性。同時，新的OTN網絡也在逐漸向更大帶寬，更大顆粒，更強的保護演進。OTN的主要優點是完全向后兼容，它可以建立在現有的SONET/SDH管理功能基礎上，不僅提供了存在的通信協議的完全透明，而且還為WDM提供端到端的連接和組網能力。OTN概念涵蓋了光層和電層兩層網絡，其技術繼承了SDH和WDM的雙重優勢，可提供多種客戶信號封裝和透明傳輸，大顆粒的帶寬復用、交叉，具有強大的開銷和維護管理能力。

隨著高速公路信息通信網的全國性互聯，承載在省級高速公路傳輸網上的業務（行業內部管理信息、監控信息等）將日益增多，基于ROADM（光域交叉）的OTN設備可逐步布設，滿足未來的發展需求。

2.4OTN骨干網網絡結構

根據高速公路業務匯聚特點，隨著福建省高速公路“十一五”跨“十二五”和“十二五”新開工項目項目，OTN光傳輸骨干網節點逐步建設。省數據中心為總的業務匯聚節點，即省匯聚節點。福州西站點、寧德站點、南平興田（武夷山）站點、三明南站點、莆田站點、泉州西站點、廈門站點、漳州站點和龍巖站點等九地市的信息均向數據中心站點傳送匯聚。接入網則可選擇OTN、MSTP、PTN等多種技術體制構建，應根據各路段的實際需求和業務特點而定。

福建省OTN（電域交叉OTH）骨干網是以10Gb/s為基礎速率的開放型單纖單向波分復用系統，并且按40/48×10G/s容量進行設備配置，可平滑升級到80/96× 100G/s。

圖3　OTN骨干網網絡拓撲結構圖

3　語音交換技術發展和規劃

3.1程控交換技術

2012年之前，海西高速公路通信網絡采用程控交換機來組網建設海西高速公路電話網。程控交換技術是建立在電路交換基礎上的語音交換技術。它占用固定時隙，具有良好的服務質量和實時性，可支持傳統程控交換機的各種新業務和功能。電路交換技術成熟而穩定，在QoS和價格方面具有一定的優勢。

福建省高速公路數字程控交換（SPC）系統由兩級體系構成，一級交換中心設在省通信中心和泉州西中心（輔助匯接局），設置一臺長市話合一的數字程控交換機，主要負責本局終端話務接續和省級內局間（地市間）匯接接續，以及省級間專網的長途話務接續。泉州西中心作為省中心匯接局的備份，提高系統可靠性。

二級交換中心設在地市匯聚中心，主要負責本地市所轄范圍內的終端話務交換和局間話務交換，以及出入市話交換。在一級交換中心和二級交換中心之間設基干路由，其中，二級交換中心至匯接局基干電路均為2× 2Mbit/s；二級交換中心至輔助匯接局基干電路均為1× 2Mbit/s；匯接局與輔助匯接局間核心基干電路為2× 2Mbit/s。

隨著時間的推移和通信技術的發展，電路交換技術在技術先進性、帶寬利用率、擴容升級等方面具有明顯缺陷。現有路網通信系統中程控數字交換機軟件版本比較低，容量不夠，硬件設備面臨停產和專業維護人員的缺失，導致了系統版本升級費用過高，網絡結構不夠合理造成交換速度較慢，所有電話無法統一管理，已經不能滿足海西高速公路電話交換網網絡要求。因此，新的交換網絡要能滿足當前的業務需求，并且要順應通信行業的發展趨勢，滿足語音、數據等多種業務，網絡成本要低，盡可能多利用舊設備。

圖4　交換網絡結構圖

3.2軟交換系統

軟交換技術softswitch是廣義NGN（下一代網絡）中關于語音交換的技術，是基于分組交換的一種語音交換技術，語音信息以數據包的形式進行傳輸和交換處理。它由軟交換機、信令網關、媒體資源網關等組成，通過開放的構件，提供開放的網絡接口，能實現比程控交換機系統更為豐富的新業務和新功能。它能實現對傳統程控交換的融合，延長了傳統模擬電話服務的生命周期。

2012年后，福建省高速公路語音網統一采用軟交換技術，但應兼容已有程控交換設備。全省高速公路配置二套軟交換核心匯接局，含SS軟交換機和綜合媒體網關（TG/SG），分別放置在二個省級網絡匯聚中心，即福州西分中心和省數據中心。

圖5　全省軟交換網構成圖

各地市匯聚中心各部署一套綜合媒體網關（TG/SG），到公網以及專網各局的2M中繼鏈路都將割接到TG/SG上，同時部署網管系統進行本地化管理。

軟交換技術具有傳統交換無法比擬的技術優勢，能夠實現電路技術無法實現的業務或者是實現成本很高的業務。它克服了程控交換非“全業務網”的缺點，實現了在同一網絡上同時傳輸語音、數據和多媒體業務，融合了通信業務，并且具有成本低、接入靈活等優勢，盡可能的利用現有設備資源，節約了設備和組網建設成本，滿足了高速公路綜合業務提供能力的發展需求。

4　結束語

從總體上看，基于OTN的智能光網絡將為大顆粒寬帶業務的傳送提供非常理想的解決方案。相對SDH而言，OTN技術的最大優勢就是提供大顆粒帶寬的調度與傳送，因此，在不同的網絡層面是否采用OTN技術，取決于主要調度業務帶寬顆粒的大小。按照網絡現狀，國家干線傳送網、省內骨干傳送網以及本地傳送網的核心層調度的主要顆粒一般在Gb/s及以上，因此，這些層面均可優先采用優勢和擴展性更好的OTN技術來構建。

另外，軟交換網絡已走向實際應用，在三網融合的背景和驅動下，軟交換技術將以其網絡融合性好、開放接口、組網靈活、業務多樣等方向快速發展。該系統的應用不僅在技術上實現了更新換代，同時也推進了維護管理的改革思路，推動了高速公路通信系統信息化的步伐，帶來了巨大的示范效應和指導意義，為其他高速公路通信系統的建設提供了寶貴技術經驗和管理經驗，為高速公路行業內通信系統的發展奠定了基礎。

參考文獻

［1］黃善國，張杰，韓大海，等．光網絡規劃與優化［M］.北京：人民郵電出版社，2012．

［2］鄧宇章．OTN的原理及引入［J］．通信產業報，2009.7．

［3］桂海源．IP電話技術與軟交換（第2版）.北京：郵電大學出版社，2010.1．

［4］范興娟等．程控交換與軟交換技術 .北京：郵電大學出版社，2011.8．

［5］北京交科公路勘察設計研究院．福建省高速公路交通工程總體規

劃（修訂版）．2014.11．