OTN技術在高速公路骨干通信網絡中的應用

陳 作

（湖北省交通運輸廳通信信息中心（湖北省交通科學研究所），湖北 武漢 430000）

0 引言

本文論述的骨干通信網絡作為高速公路在當今時代進行管理與運營的通信基礎設施，很大程度上幫助其管理及運營機構實現了龐大的業務信息輸送，包括高速公路聯網收費、通信指揮調度、通行車輛監管、高速公路視頻監控等信息化業務的互聯互通，并為我國高速公路實現各種信息化服務平臺的數據傳輸提供了傳輸通道。目前OTN技術在我國高速公路骨干通信網中的廣泛應用需求呈持續增長階段。

1 OTN在骨干通信網絡中應用的優勢

現如今，骨干通信網主要使用的傳輸技術有SDH、WDM和OTN等。應用OTN技術的骨干通信網絡，融合了SDH與WDM通信傳輸技術的過人之處，實現了大顆粒數據業務的快速傳輸與高效管理。采用這種技術作為干線通信模式既滿足了高速高效的數據傳輸需求又可以在最大程度上保障通信系統的穩定運行。

1.1 靜態的點到點到靈活動態的光調度

OTN能提供基于電層的子波長交叉調度和基于光層的波長交叉調度，提供強大的業務疏導調度能力。在電層上，OTN交換技術以2.5G或10G為傳輸顆粒，在電層上完成子波長業務調度。在光層上，以ROADM實現波長業務的調度，完成超大容量的光波長交換，子波長和波長的多層面調度，實現了更加精細、高效的帶寬利用率。

1.2 大顆粒業務高速率傳輸

OTN目前定義的電層帶寬顆粒為光通路數據單元（ODUk，k=1，2，3），即 ODU1（2.5Gb/s）、ODU2（10Gb/s）和ODU3（40Gbit/s），光層的帶寬顆粒為波長，相對于SDH的VC-12/VC-4的調度顆粒，OTN復用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對高速公路高帶寬視頻數據業務傳輸的適配和效率都顯著提升。

1.3 強大的組網及快速恢復能力

通過OTN幀結構、ODUk交叉和多維度可重構光分插復用器（ROADM）的引入，大大增強了光傳送網的組網能力，改變了目前基于SDHVC-12/VC-4調度帶寬和WDM點到點提供大容量傳送帶寬的現狀。而采用前向糾錯（FEC）技術，顯著增加了光層傳輸的距離。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業務保護功能，如基于ODUk層的光子網連接保護（SNCP）和共享環網保護、基于光層的光通道、復用段保護以及1+1、1:1、1:N、mesh保護，從而實現50MS的快速保護倒換時間。

1.4 強大的管理維護能力

OTN提供了和SDH類似的開銷管理能力，OTN光通路（OCh）層的OTN幀結構大大增強了OCh層的數字監視能力。另外OTN還提供6層嵌套串聯連接監視（TCM）功能，這樣使得OTN組網時，采用端到端和多個分段同時進行性能監視的方式成為可能。

2 OTN技術的應用方向

2.1 OTN技術在骨干通信網的應用

當前，骨干通信網的擴大化已是大勢所趨，比如在電力多業務并存的通信需求下，電網的安全穩定運行至關重要。根據現網的承載能力，利用OTN技術構建單域組網模型和多域組網模型，解決電力骨干通信網絡的帶寬受限問題，提高骨干通信網絡對各類業務的承載能力，提升傳輸的可靠性。

2.2 OTN技術在軌道交通視頻傳輸應用

OTN技術以光纖通信技術為基礎，具有較高的網絡可靠性，可滿足所有的諸如語音、數據、視頻、圖像的傳輸需求，將此技術應用于軌道交通視頻傳輸中，可實時對軌道交通狀況進行捕捉，對交通的調度、監管等都具有十分重要的意義。其操作僅需點擊所需內容與拖拽就可以實現視頻的播放及快進后退，使操作變得更加便捷，這部分完全摒棄了各種外部的視頻變換系統的接入。通過OTN通信網絡進行變換，所有軌道交通視頻都能實現接入至6-12Mbit/s帶寬，并在全局性的管理下完成面向全部需求視頻對象的控制，使用者完全可根據自己的標準與實際要求展開視頻的各種調試。OTN系統可應用于單一攝像頭與多個監控設施的多級關聯，保證每個鏡頭與監控設施二者實現互連的關系，可以僅僅利用一個鏡頭對多站點進行監控設施的連接，在最大程度上提高工作效率，并且無需進行帶寬的提升。

3 OTN在高速公路骨干通信網絡中的應用與具體實現

3.1 OTN在高速公路骨干通信網絡中的應用

OTN技術在湖北省高速公路骨干通信網絡中已作出實際項目應用，完成了利用OTN技術構建骨干通信網的建設，在省中心、核心匯聚節點以及多路由節點新增OTN設備，根據高速路網現狀部署省級干線OTN大容量通信傳輸設備及網絡。各核心匯聚節點和多路由節點OTN設備與原有MSTP設備進行對接（STM-16等級），核心匯聚節點所轄各路段ETC門架系統通過原有通信網絡傳輸至匯聚節點，OTN設備負責匯聚節點至省中心數據傳輸。

圖1 網絡拓撲結構圖

3.2 OTN在高速公路骨干通信網絡中的具體實現

3.2.1 骨干通信網構建

（1）西北環：由谷城、土關埡（中繼站）、六里坪（中繼站）、十堰西、房縣、保康、店婭（中繼站）、遠安等站點組成，由谷城站點連接到西環襄樊西站點，由遠安站點連接到西環當陽西（玉泉）站點，從而使西北環的業務能夠傳送到武漢西站點。

光纜路由主要通過漢十高速、十房高速、谷竹高速，采用2芯光纖形成環網，提供10G傳輸通道。

（2）西南環：由長陽、榔坪（中繼站）、建始（中繼站）、恩施、宜恩、來鳳、鶴峰、五峰、王家畈等站點組成，由長陽站點連接到西環猇亭站點，由王家畈站點連接到西環安福寺站點，從而使西南環的業務能夠傳送到武漢西站點。

光纜路由主要通過滬渝高速鄂西段、岳宜高速枝江段、恩來高速，采用2芯光纖形成環網，提供10G傳輸通道。

（3）西環：由孝感、煙店（中繼站）、隨州、琚灣（中繼站）、襄樊西、胡集（中繼站）、荊門、當陽西（玉泉）、猇亭、安福寺、荊州、潛江、排湖、仙桃等站點組成，由孝感站點連接到骨干節點武漢北，由仙桃站點連接到骨干節點武漢西。京山南有四個光方向，分別通過宋河（中繼站）連接到隨州站點，通過太子山（中繼站）連接到荊門站點，通過應城站點連接到骨干節點武漢北，通過天門站點連接到潛江站點。京山南除了承載自身的業務外，還可作為其他部分站點的業務備份迂回通道。公安站點與荊州站點組建兩點環，從而構成業務的主、備路由。

光纜路由主要通過保宜高速、漢十高速、荊宜高速、武荊高速、滬渝高速漢宜段、京珠高速，采用2芯光纖形成環網，提供100G傳輸通道。

（4）東環：由黃陂東、麻城東、黃州、黃石、三溪（中繼站）、通山、張公等站點組成，由黃陂東站點連接到中心環施崗站點，由張公站點連接到中心環武漢南站點，從而使東環的業務能夠傳送到武漢西站點。總路咀站點一邊連接東環黃州站點，另一邊連接中心環施崗站點，從而構成業務的主、備路由。

光纜路由主要通過滬蓉高速麻武段、大廣北高速、大廣南高速、杭瑞高速、咸通高速、京珠高速，采用2芯光纖形成環網，提供10G傳輸通道。

（5）中心環：由施崗、鳳凰山、武漢南、軍山等站點組成，由施崗站點連接到骨干節點武漢北，由軍山站點連接到骨干節點武漢西。

光纜路由主要通過京珠高速、武漢繞城高速，采用2芯光纖形成環網，提供100G傳輸通道。

市區環（100G波道）：

由武漢北、武漢西、數據中心、交通廳等站點組成環網，承載全網所有分中心的業務。

光纜路由主要通過京珠高速、市內租用光纖，采用2芯光纖形成環網，提供100G傳輸通道。

3.2.2 骨干通信網鏈路保護

（1）西北環、西南環、東環業務保護

主、備用收費業務在各自歸屬環網內按照正、反方向以無保護鏈的方式進行承載，在西北環和西環的襄樊西及當陽西交叉節點再以ODUk SNCP保護方式構建主、備業務路由，這種方式可以預防西北環和西環同時斷纖時導致的業務中斷故障。

主、備視頻監控業務在本站點以ODUk SNCP保護方式構建主、備業務路由，在西北環和西環的襄樊西交叉節點通過業務電交叉的方式穿通到隨州站點，在西北環和西環的當陽西（玉泉）交叉節點通過業務電交叉的方式穿通到猇亭站點，從邏輯上構成一個大的ODUk SNCP保護環。

SDH設備接入業務為點對點業務，骨干OTN傳輸網提供點對點的業務通道，SDH業務的保護由SDH設備構建的邏輯環網進行保護。

（2）西環、中心環業務保護

西北環的主用業務在襄樊西配置業務的ODUk SNCP相交環保護方式，在當陽西配置業務穿通透傳。西北環的備用業務在當陽西配置業務的ODUk SNCP相交環保護方式，而在襄樊西配置業務穿通透傳。這種配置方式可以預防襄樊西或當陽西某一個節點設備失效的情況下導致西北環業務中斷的故障。

主、備收費及視頻業務在本站點以ODUk SNCP保護方式構建主、備業務路由，從邏輯上構成一個大的ODUk SNCP保護環。

SDH設備接入業務為點對點業務，骨干OTN傳輸網提供點對點的業務通道，SDH業務的保護由SDH設備構建的邏輯環網進行保護。

3.2.3 骨干通信網數據接入

湖北省為實現高速公路未來多種類業務類型的接入，各OADM站點配置4套千兆匯聚交換機，分別為收費業務、視頻業務、路政業務、應急指揮業務的接入做匯聚功能。

同時將原有SDH干線傳輸系統調整為OTN的數據接入。利用節點通信站處SDH原有光接口板與OTN干線傳輸系統對接，將原有SDH傳輸的數據業務用OTN干線傳輸進行承載。

4 OTN在通信網絡中的應用效果

以OTN技術在湖北省的高速公路通信網絡中的使用為實例分析，根據該技術的特點在當地的骨干高速公路路段范圍內的多個核心站點建立多光路匯聚點，并通過常規情況下該設施的輸送長度展開多個節點的光纜長度設計，其中用80公里做標注，面向相同的節點中過長的問題建立中繼設備。在通信網絡實際構建中，圍繞城市的高速公路做中心環網，4個匯聚環，3個骨干節點。同時將原有SDH干線傳輸系統調整為OTN的數據接入。利用節點通信站處SDH原有光接口板與OTN干線傳輸系統對接，將原有SDH傳輸的數據業務用OTN干線傳輸進行承載。每個分中心提供2路收費業務通道（2*GE接口）、視頻監控業務通道（2*GE接口）、SDH設備接入業務通道（STM-16接口，接口數量根據光方向數確定）。根據各個環網的站點數量及業務數量進行計算，西北環、西南環、東環等各需要5*10G帶寬，其中2*10G承載收費業務，2*10G承載視頻監控業務，1*10G承載SDH設備接入業務和其他臨時業務。

西環和中心環除承載自身業務外，西環還需要承載西北環、西南環的過路業務，中心環還需要承載東環的過路業務。基于總體業務帶寬及波道資源利用的考慮，西環和中心環各自規劃2*100G帶寬，其中1*100G承載收費業務，1*100G承載視頻監控業務，SDH設備接入業務和其他臨時業務在1*100G視頻監控通道中進行獨立承載。

骨干環分別承載西環2*100G業務+中心環2*100G業務+武漢西、數據中心以及交通廳骨干節點之間的2*100G業務，本次骨干環的總帶寬規劃為6*100G帶寬。

湖北省此次應用OTN技術的骨干通信網絡能滿足全國高速公路取消省界收費站對通信傳輸提出的需求，針對不同應用層面對收費數據、圖像、管理業務在傳輸質量、速度、可靠性等方面的不同需求，建設先進的通信傳輸網絡，為高速公路實現客貨車自由流及現代化管理提供信息傳輸平臺。

5 結束語

應用于高速公路通信網絡中的OTN技術在保持了本身的顯著特征之外，兼備了以往的SDH所具有的平穩運行與安全處理的優點，以及WDH具備的輸送內容容量巨大化等特點，在完成靈活處理工作的基礎上最大程度地實現其控制性能。OTN技術的應用在高速通信網絡中比較廣泛，當進行長距離輸送數據或者其他情況時其特有的可實施價值可以最大程度上服務于高速公路的建設，該技術的應用將成為高速公路通信網絡發展強大的必然趨勢。OTN技術主要的特點就是可以極大程度上增強現有信息的輸送帶寬與輸送效率等，同時提升網絡的真實性，保障其安全運行，這種技術優勢勢必會對交通信息化的進步作出重要的貢獻。