高速公路智能通信系統中ASON技術的應用

摘要 為構建高效傳輸平臺以滿足高速公路信息傳輸及運營部門管理需要，文章以具體公路段為例，在通信系統設計中引入ASON技術，并從線路狀況較為簡單的區段開始，從點至面有步驟地展開ASON設計，再將局部ASON網絡連成一體，構建起智能化交換全光通信網絡。整個方案中引入MESH網狀組網方式，使通信網絡靈活性和擴展性顯著提升；高速公路智能通信系統全部業務功能基本實現，ASON技術優勢也得到充分發揮。

關鍵詞 高速公路；智能通信系統；ASON技術；組網

中圖分類號 U495文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）23-0026-03

0 引言

高速公路通信系統為公路日常運營、監控信息獲取、道路管理提供基礎數據、語音、視頻、圖像等支撐資料，同時向交通流量監測、交通網路應急處理等業務提供數據傳輸平臺。當前公路運營業務規模持續擴展，特別是其中各類寬帶業務量持續增多，打造傳輸穩定、運行安全可靠、性能優良的通信傳輸網絡便成為高速公路通信面臨的重大課題。當前，受限于主客觀條件，已建路段通信系統線路兼容性不良，資源利用率不高，網路兼容性及數據處理應用程度和時效性均嚴重脫離運營管理的需要，無法適用于智慧高速公路發展對通信基礎設施建設的需要。

基于此，該文依托G65縱向線某高速公路段SDH傳輸體系實際，對高速公路智能通信系統建設及運行方面ASON技術的應用展開探索與思考，以供借鑒參考。

1 工程概況

某高速公路為G65縱向線的重要路段，通信系統是該公路段交通運行中不可或缺的部分，其為公路管理模塊間的通信、道路服務水平的提升提供重要保障。該公路通信系統由干線光纖數據實時傳輸系統、電話交互系統、業務同步入網系統、傳輸鏈路、電源系統等子系統組成。該公路通信傳輸平臺建設選用的是MSTP體制，該模式能向多種業務提供統一接口，并保留TDM交叉能力，具備SDH/PDH業務接口及SDH環狀組網保護功能，滿足數據接入需要并提供IP業務接口。但MSTP體制在發展中逐漸顯現出可靠性不足的缺陷，無法抗拒SDH環網內多點故障和環間故障，難以達到99.999%的可靠等級^[1]；擴容成本增大，電路調度及環間資源優化日益煩瑣，業務模式單一。以上問題可通過ASON技術的應用得到較好解決。

2 ASON技術在公路通信中的應用

ASON（Automatically Switched Optical Network）即能直接在光層上按需提供服務的光網絡，該技術實現了光層面交換與傳輸的融合，在SDH中引入路由協議及信令機制，以提供更多類型服務。通過該技術融合SDH幀結構后，能在SDH網絡上將ATM信元打包傳輸，提升服務質量的同時，實現信息快速交換；還能提升SDH傳輸特性，實現大容量、可靠穩定的數據傳輸。在公路通信系統傳輸網層面引入ASON后，還必須側重研究傳送系統可能的平面功能、數據實時保護及恢復功能，以使網絡組網能力更加靈活，增強網絡自愈能力，降低網管費用。

2.1 ASON與常規硬件的聯合組網

按照ITU技術下ASON網絡平面架構的設計思路，ASON技術除應對ITU-T所定義的SDH傳送網適用外，又能與OTN較好融合；還能通過與PTN相關層級展開融合升級，不斷重新應用至PTN網絡。換言之，在以上過程中，ASON技術必須存在多種選擇的可能。ASON組網的基本設想是在光傳送網內引入控制平面以實現光網絡智能化以及網絡資源按需分配。借助分布式網管系統，ASON實現了IP的靈活與效率、SDH保護能力、DWDM容量的有機結合，實時感知網絡和用戶服務，依托軟件從光層提取服務。

ASON技術應用于該公路智能通信系統后，需要將SDH硬件設施直接與相應的ASON設備匹配連接，但事實卻是SDH設備無法直接完成這種連接，因而也無法直接升級。為此，只能展開集中式網管配置，劃分SDH設備區域，通過集中式網管傳輸、處理SDH域信息，借助這種構建思路實現端至端ASON域與傳統SDH域的互聯，較好解決ASON設備和傳統設備聯合組網問題^[2]。聯合組網將SDH環網骨干層改進為ASON的MESH網結構，并對任意電路施加雙節點保護；匯聚層和接入層傳統SDH設備仍保留，任意ASON設備失效均不會影響業務。這種聯合組網架構既能阻止骨干層斷纜，還能將原骨干層設備下移至匯聚層，在不造成原投資浪費的情況下完善和優化原網絡結構。

2.2 高速公路通信系統ASON組網設計

MESH組網方式在智能光網系統內十分常見，此種方式具有很大的便捷性和靈活性，連接鏈路易于擴展；此外，即使不進行1/2帶寬的預留，仍能在較大的帶寬需求下達到帶寬資源節省的目的。該組網方式還能提升網絡安全性，向網絡資源提供多條保護路徑。MESH組網方式下，因ASON網絡擴展性、靈活性更大，直接在環上增加鏈路即可，無須展開環升級。

結合該公路通信網絡實際，ASON網絡的實現可分為以下步驟：一是將ASON中使用的核心層SDH環網設備調整為MESH網狀拓撲，以使接入層和匯聚層仍能繼續使用SDH環網設備；二是為預防節點失效，同時避免因核心層出現故障而對下載設備造成不利影響，必須對ASON節點接入設備設置兩節點保護。按照以上思路，主要安排中心機房承擔起該高速公路通信系統ASON組網核心層組建的任務。就具體的組建過程而言，由核心層具體運用MESH網狀結構，同時結合ASON技術實現。以上此類組網過程簡潔、明確，具有較好的可操作性，升級容易，更不會對既有網路傳輸業務造成干擾、占用和影響^[3]。

3 高速公路通信系統的實現

3.1 系統配置

在省交通通信中心設置1套具備波分復用和帶寬升級功能的STM-64級ASON ADM設備，遠期能通過波分復用使單根光纖帶寬擴展成2組等級設備。而各分中心采用STM-16級ASON干線傳輸設備。通信分中心內采用ZXA10 OLTC光線路終端設備，沿線無人通信站則采用1套ZXA10 ONUC靈活接入設備。通信分中心光傳輸系統網管終端采用ZMONM E300綜合業務接入網管系統以及ZXJ10數字程控交換機；同時采用ZXV10 M900 32A視訊多點視頻會議系統控制單元，該設備支持1組1080HD16畫面或3組1080HD4畫面，并支持32個2M同時接入。

3.2 骨干傳輸系統

該文所研究的高速公路中，既有的省級通信中心和已經運行穩定的路段通信中心之間，所存在的傳輸網絡為典型的骨干通信網，向交通干線層業務提供傳輸平臺和業務保護。

3.2.1 網絡拓撲

當前，由骨干、匯聚層所構成的雙平面組建模式在該公路現有骨干傳輸網結構中得到較好應用，其跨接接入層的位置恰好設置于相同區域雙平面兩端匯聚硬件位置，具體見圖1。在這種設計思路下，核心層任務主要由中心機房承擔，為確保其核心功能的順利發揮，并持續向海量通信及數據處理業務提供支持，必須同時為其配制大容量、大交叉設備。為起到較好的配合作用，匯聚層網絡必須得到相應程度的拓展延伸，使接入層光纜及同纜路由減少，為接入層的雙節點接入提供保證。為避免影響跨環電路安全，防止單個匯聚層節點失效，匯聚層和接入層，核心層和匯聚層間的傳輸網必須通過SNCP提供保護；確保在骨干層光纜及匯聚層和接入層光纜均發生斷纖^[4]時，電路安全免受影響。

3.2.2 骨干網中ASON的應用

SDH干線傳輸系統已經在該公路所在省干線聯網中全面采用，為向未來通信業務的縱深拓展提供保證，對傳統SDH技術具有兼容效果的ASON自動交換光網絡系統必須在干線節點中得到推廣。以省中心為核心構建核心環網，采用支持ASON網絡的MESH RING混合結構，智能ASON網絡交換中心采用STM-64等級保護環，同時使數據交換、傳輸、處理能力均得到提升。所有通信網均按照ASON 10Gb設計標準建設。

因骨干層業務需求量較大，核心交換網多環互聯、跨環節點眾多，若單純依靠子網保護，無法確保通信安全與穩定。在該公路通信系統內引入ASON技術后便可使此類問題得到較好解決，該公路ASON網絡在構建起STM-64等級核心交換網后逐漸擴大應用范圍，最終實現公路全線通信系統智能光網絡全覆蓋。

3.2.3 網絡配置

根據骨干通信網規模、容量及近期帶寬要求選擇速率。該高速公路網絡速率可根據各路段管理中心在業務運行中實際占用的帶寬展開估算，核心環、核心環與次級鏈路、區域骨干網等層級可依次采用STM-64、STM-16、STM-4傳輸速率。通過工作波長1 310 nm的G652型單模光纖實現綜合業務接入。

3.3 數字程控交換

該系統主要起到各部門各單位車輛運行語音、監控檢測圖像、收費及繳費數據點對點傳輸的功能，為管理層和下屬管理單位構建起實時通信通道。該高速公路主要采用自動電話交換系統，該交換網絡可使通信質量與效率顯著增強，具備各種情境下的通信保障，擴展靈活，安全性高。隨著路網增大增密，為便于指揮調度，設計出三級終端網絡結構^[5]：

C1（一級交換中心）：即該高速公路根據交通通信需要劃分出X個匯接區，各區內設置1個一級交換中心，各交換中心借助基干路由呈網狀連接；

C2（二級交換中心）：即在各大片區設置XX個二級交換中心，該中心和一級交換中心間通過基干路由連接；各二級交換中心之間、二級與一級交換中心之間酌情設置高效直達路由；

C3（三級交換中心）：即在人員聚集、交通量巨大、各類業務量匯聚密集的地區和站點，該中心和下屬次級中心主要借助基干路由相連；根據實際業務量，在三級、二級及一級交換中心之間設置高效直達路由。

該公路網絡管理系統采用SOA自動電話交換網架構聯系不同功能單元，并通過中立方式定義接口；采用統一及通用方式構建服務交互。運行于通信網中的各類交換機通過設備代理統一接口管理，信息則借助骨干網傳送，以實現網絡管理功能服務。

3.4 支撐網

支撐網主要傳遞監測、控制信號，在高速公路智能通信系統中起到神經中樞的作用，可為業務傳輸網絡穩定運行提供保證，實現網絡傳輸的實時性和準確性。支撐網主要由同步網、網絡管理網、公共信道信令網組成。

同步網能確保全部數字設備間傳輸速率的一致性，并能較好避免收發間時鐘頻率錯位而引發誤碼，從而減少數字設備滑動。高速公路ASON智能通信系統中的同步網由SSU、PRC、LPR等時鐘形式組成，其中，同步供給單元SSU是傳輸硬件和程控交換系統內的同步功能單元。

網絡管理網是通信網絡存儲、維護、管理以及信息操作的綜合性手段，能為通信網主管部門掌控通信網絡提供可能。在ASON和SDH干線設備運行于統一網絡管理平臺下時，ASON網管系統還具有強大的逐級向下兼容功能。

信令網能實現與電話有關的客戶服務控制信號、網絡管理維護信號的傳送。當前，該高速公路段各片區組建的程控交換網主要采用NO.7信令方式，故在ASON技術應用后，可依托既有程控交換網構建公路信令邏輯網。

4 結論

綜上所述，在高速公路智能通信系統中應用ASON技術前，必須從公路通信網層級架構設置、干線以及接入網的組成、光纜資源利用及傳輸網路監管等問題著手，深刻剖析通信網絡所面臨的突出問題和核心難點，對ASON設計思路和技術要點在高速公路路網中應用的可行性。該文立足該公路業務信息量規模及傳輸現狀，分析發現ASON網絡條件下組網方式規劃、節點設置、保護倒換以及給出的支撐網部署、接入網優化、軟交換引入等建議均切實可行。該文所提出的方案在高速公路路網通信系統得到成功應用，避免了通信系統建設技術標準不一等問題的出現，在綜合考慮既有網絡開發利用潛力及規劃投資的基礎上，為公路通信網未來建設提供了可行思路。

參考文獻

[1]申有祥， 曲志明， 鹿瑤. ASON技術在SDH傳輸網中的應用[J]. 中國新通信， 2019（24）： 101.

[2]劉明生. 基于ASON的高速公路骨干通信網升級探討[J]. 中國交通信息化， 2022（5）： 120-123.

[3]張任翔. 基于ASON技術高速公路通信網的應用研究[J]. 四川建材， 2020（4）： 139-140.

[4]李華. 智能光網絡在高速公路通信中的應用[J]. 黑龍江交通科技， 2018（9）： 214-215.

[5]黃科強. 基于ASON和SDH的高速公路傳輸網絡優化模型應用研究[J]. 西部交通科技， 2023（1）： 167-170.

收稿日期：2023-10-07

作者簡介：陳志鵬（1990—），男，本科，工程師，從事高速公路機電及信息化管理工作。