高速公路通信专网建设.doc

长春大学电子工程学院长 春 大 学课 程 设 计 说 明 书题目名称 高速公路通信发展策略 院（系） 电子信息工程学院 专业（班级）通信工程11班 学生姓名 潘超、李南 指导教师 于欣 起止日期 10.11.23-10.12.23 摘要高速公路通信系统是高速公路现代化管理的重要支撑系统，它要准确及时的传输监控系统和收费系统的话音，数据和图像等信息，保持高速公路各管理部门之间的业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息和主要传输载体，为各种网络服务及会议电视系统提供传输通道。 关键词：ATM SDH 监控 网络服务 Highway Construction Communication NetworkAbstractHighway communication system is an important support for the modern management of highway systems, it should be accurate and timely transmission control system and billing systems for voice, data and images and other information, to maintain highway management department of each service contact between the smooth flow of communication andhighway department for internal and external to establish the necessary contacts; the same time as the highway traffic dedicated communication system an important part of communication network is the traffic information and the main transmission vector for a variety of network services and video conferencing system to provide transmission channel. Keywords: ATM SDH monitoring of network services高速公路通信系统目录一、高速公路需求分析 5（一）高速公路业务分析5（二）高速公路的业务特点5二网络的规划原则6三.网络业务6(一)省高速公路专用通信网业务内容6(二)高速公路通信常用接口类型6四.网络总体设计方案6（一）高速公路通信网的传输和接入6. 1. 干线传输 6（1）IP over ATM7（2）IP over SDH7 2. 高速公路通信网（单条高速公路通信系统）的接入7（1）在干线传输路由上各基层用户业务点增设无人光通8（2）干线传输系统中有人站设ADM，在各基层用户业务8（3）在有人站和无人站配置光纤综合业务接入网设备9 五.总体技术91.SDH、MSTP技术92. ATM技术11六.结束语13一、高速公路业务需求分析（一）高速公路业务分析 随着社会经济的发展，高速公路网正在逐步形成。为了达到高速公路给人们带来安全、舒适、快速服务之目的，除了需要平坦、宽阔、悦目的路面之外，还必须依靠高速公路现代化管理的支持系统-通信系统的保障和支持. 高速公路通信系统是高速公路建设中的重要配套项目和基础设施组成部分，它为高速公路各级部门的运营、管理以及沿线设立的收费、监控系统提供话音、数据和图像的传输，是实现高速公路快速、安全、高效运行的重要保障。 高速公路通信系统不但提供监控系统和收费系统的数据、语音和图像等传输通道，而且要保证高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，要为各种网络及会议电视系统提供传输通道。（2） 高速公路的业务特点是：安全性要求高、业务种类繁多，每种业务的颗粒小，要求传输网络成熟、稳定，数据传输要采用面向连接的传输方式，并且具备灵活的业务调度能力。二网络的规划原则 （一）高速公路通信网的规划应符合我国通信技术、政策的规定，符合我国现行国标和交通部行业标准、规范的要求。（二）高速公路通信网应统一规划、实施和统一管理。根据高速公路建设和开通运营的进程，应实现全省统筹安排，分路分期实施以及逐步全省联网的原则。省级高速公路网应充分考虑地区和各路段的业务要求，地区和全路段应服从省网总体规划的要求，省网应为交通部全国通信联网和与相邻省际联网预留必要的光纤、电路和接口。（三）高速公路通信网建设规模应立足于公路专网业务需求。主要为高速公路收费系统、监控系统和道路运营管理服务。网络系统容量应满足近期需求并预留一定余量，在主要干线和瓶径路由应适当扩大系统容量。充分考虑当今通信技术迅速发展的趋势，网络系统设计应采用模块化结构，可以平滑升级，系统应具有可扩展性。 （四）高速公路通信网建设标准应立足于高科技或高技术平台，主要采用光纤数字传输和数字程控交换机等先进技术。省高速公路通信专网应建设为集话音、数据、图象和文本等综合业务和网络自动管理的综合通信网，根据现代通信技术发展，再逐步建成宽带综合业务数字网。 三网络业务量内容 (一) 省级高速公路专用通信网业务内容如下： 一 为全省高速公路各级管理部门（包括省中心、分中心、服务区、隧道管理队、停车区、养护工区等）相互间以及与公用网间提供不间断的电话、传真、数据和图象传输的服务； 二 为高速公路收费系统和监控系统提供专用、实时、数字、高速和高可靠性的数据传输平台；2、 为高速公路收费系统和监控系统提供传输通道；3、 为行驶在高速公路上车辆的司乘人员和道路管理、巡逻人员提供紧急电话通信业务；4、 为全省高速公路组织电话会议提供服务；5、 为全省高速公路组织召开会议电视提供平台。另外高速公路专网电信业务量主要按用户目前实际需求或按未来1015年远期需求进行设计。 （二）高速公路通信常用接口类型有：（1） 电话系统接口包括2/4线音频接口、模拟环路中继接口、2B+D接口、30B+D接口、2Mbit/sG.703接口、2Mbit/s V.35、V5.1和V5.2接口等；（2） V.24/V.28低频数据接口；（3）n*64kbit/s、2Mbit/sG.703以及2Mbit/s V.35高速数据接口；（4）视频接口，包括模拟视频接口和2Mbit/s压缩视频接口。 四网络总体设计方案 我们把高速公路通信网选择网络技术的重点集中在两个方面：网络的传输、接入技术和交换技术。对现有的各种适用技术进行综合比较，并结合最新发展的通信技术及高速公路的实际情况来构建高速公路通信网。 （一）高速公路通信网的传输和接入 1. 干线传输 首先，我们必须关注整个通信领域目前的技术状况和发展趋势。目前在通信领域关于SDH、ATM和宽带IP等技术的争论比较激烈，各专网对此也评价不一。这种争论的根源在于Internet的迅速普及和所有的业务都将基于IP，即所谓的everythingon IP，而承载IP的有SDH、ATM和宽带IP三种技术，从性能、价格和发展趋势综合考虑，目前宽带IP是首要选择。那么，高速公路联网是否也必须采用宽带IP呢？首先，高速公路通信系统属于专用网，必须针对其业务接入特点来设计相应的通信系统。通过上述业务类型分析，我们不难看出，除收费计算机网络基于IP外，其它业务非IP业务居多，并且总的业务量相对较小。加之宽带IP路由器覆盖范围还十分有限，因而宽带IP显然目前不适合高速公路联网的使用。其实就高速公路特点而言，收费是头等大事，为此，收费数据的准确性及可靠性应摆在第一位。其次才是图像等其他业务。那么，究竟选用SDH或ATM呢？下面我们对IPover SDH及IP over ATM进行一下比较。 （1）IP over ATM IP协议利用ATM端口速率高、吞吐量大、时延小以及面向连接等特点，保证其服务质量和可靠性，满足实时多媒体业务的要求。这样，IP协议将可利用ATM的QoS机制保证网络服务质量，网络具有很好的可扩充性和灵活性，并支持多种业务，有很好的网络流量管理和控制性能。然而该网络的缺点是传输效率低，网络体系结构复杂且重复，网络管理复杂，不太适合用于超大型IP骨干网。 （2）IP over SDH IP数据包通过采用PPP协议映射到SDH帧结构中，按STM-N速率传输。这样可以在骨干网上快速传输多媒体业务，有效利用现有网络结构。其优点是简化网络结构，提高数据传输效率。可以充分利用SDH技术的优点，兼容各种不同技术和标准实现全球互联网，有利于实现IP多点广播技术。但是该网络不支持VPN和电路仿真。 根据SDH传输网在国内的建设现状情况，“九五”期间建设的25条（总长34万公里）省际光缆在1998年12月全部建成后，省际光缆干线形成“八纵八横”的格型网状格局，覆盖全国省会以上城市和70%的地市，全国大体形成SDH传输网。实践也证明，IPover SDH将是传输网的发展趋势，其可靠性及稳定性是有保证的。ATM相比SDH主要有以下劣势：其一就是其价位偏高；其二就是ATM认同度底，现在通信界人士普遍对其持观望态度，厂家基本上已不对其进行研发及生产。综上所述，从价格、发展趋势来看，ATM比SDH并没有优势可言，目前的最佳选择应是SDH。广播电视国家级基础干线网就选择了SDH技术，数据业务选择IPover SDH。那么，如果高速公路通信网采用SDH后，分中心的业务如何接入，也就是如何把单个高速公路SDH环路与高层的省内SDH环路连接？这个问题比较复杂，原因在于目前高速公路通信系统使用不同厂家的SDH通信设备，这些设备在进行直接互连时，省中心无法进行统一网管。而要统一网管，必须要各设备厂家开放源代码，进行二次开发。为此，统一网管显然是不可能的。幸运的是，目前大部分省公路通信系统已投入使用的路段并不多，在今后全省统一规划后，使用同一厂家的产品即可统一网管，至于单独的一到二家传输设备可单独建立网管，为此，有可能在省公路通信中心有二到三套传输网管。其实，这并不妨碍大局，问题就在于根据国家招投标法的规定，全省高速公路的通信传输系统由同一厂家来提供是很难做到的。既然统一网管是必要的，那么我们不妨在国家招投标法的规定上，在标书中加上“传输系统应能实现全省统一网管”这一条，问题就解决了。 2. 高速公路通信网（单条高速公路通信系统）的接入 事实上，在主干网确定用SDH前提下，高速公路基层用户点有收费站、服务区、停车区、养护工区和隧道管理队等。各路段的全部基层用户业务均要求汇集至本路段的通信分中心。基层用户业务接入会有三种方案： （1）在干线传输路由上各基层用户业务点增设无人光通信站，各无人站均配置与干线传输相同速率的ADM设备，在各无人站与有人站之间配置PCM集群设备，为用户提供应用通路。该方案是早期通信网用户接入的传统解决方案，它的主要问题是配置ADM设备的站数多、站距小、工程投资高以及干线传输和基层用户业务传输公用一个系统，系统安全性差，基层用户业务占用干线长途通道而导致信道利用率低。出现上述问题就在于高速公路通信系统是一个专网通信系统，而标准SDH是针对电信网设计的标准SDH技术，提供的业务接入一般是E1、E2，甚至更高，不会直接提供视频、低速数据和LAN接口。 （2）干线传输系统中有人站设ADM，在各基层用户业务点增设无人光通信站，各无人站与有人站之间开通用户环路载波机系统，为用户提供应用通路。用户环路载波机系统常用于干线传输系统的伸长，为分散的远端用户提供通道。然而，用户环路载波设备为非标准设备，接口不丰富，网管能力也比较差。 （3）在有人站和无人站配置光纤综合业务接入网设备为用户提供技术先进、标准化程度高、接口丰富以及网管能力强的用户通道。光纤综合业务接入网主要优点是：接入网主要完成复用、交叉连接和传输等功能，采用光（电）合一结构，减少了网络层次；提供开放的V5标准接口，可实现与任何种类的交换机设备进行连接；能提供各种综合业务，包括话音、数据业务和视像业务等，具有丰富的接口功能；具有灵活的集线比，可以节省硬件设备；信道可以动态分配使用；组网能力强，可组建环型、星型、链、树等多种灵活的网络；一、 SDH、MSTP技术SDH是应用最广泛的传送网技术，SDH系统以及基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP）可采用环形、星形、树形、网孔等方式灵活组网；支持二/四纤、通道/复用段保护，网络运行安全可靠；系统的网管功能强大，能够实现链路的端到端管理；具有国际统一的标准接口，方便不同厂家的设备互联。现阶段全国高速公路专网系统均按照SDH技术规划和建设。 目前，全国各省交通厅都在建设交通信息化网络，山西省、河北省、山东省、浙江省、江苏省等11个省份都开始了信息化示范工程的建设，部分省信息化网络的传输平台采用了在高速现有传输专网基础上建设，速率是核心层10G，汇聚层2.5G，接入层622M，采用SDH技术。SDH技术特点非常符合高速公路专网的需求和对安全性、稳定性要求极高的其他专网系统。SDH（同步数字系列）是按照国际标准和国家标准生产和非常完善的光纤传输设备，我国高速公路通信系统除早期采用PDH（准同步数字系列）外，后期基本上是采用SDH系统。现阶段采用SDH技术的通信系统，是应用交换 + SDH + 接入网的网络结构形式，把高速公路通信系统中的多种业务融入到一个传输平台。SDH由于兼容PDH，具有标准的信息结构等级（STM-1、STM-4、STM-16）；网络单元有标准的光接口，可实现多厂家设备互连，可以组成复杂的网络；并具有网络管理和自愈保护能力等优点，被单条高速公路通信系统所广泛采用。但它也有自身的缺点，如这种设备只是一种简单的点对点传输，一种简单的复用过程，网络形成后即建立固定的传输链路，固定的多路复用，带宽利用率低。随着高速公路通信网规模的迅速扩大，多媒体新业务的开发，SDH的不足还会逐渐表现出来。 光纤接入网的应用，能较好地解决用户需求与通信传输网之间不相配套的问题，满足高速公路运营对通信网的需求。 随着社会的发展，用户对电信业务开始由传统的电话、电报业务转向视频、数据、图像、语言、多媒体等非话音业务，原来的用户线不能满足要求。为此，人们提出了接入网的概念。引入接入网这一概念后，使得交换机到用户这部分的传输不再局限于是附属交换机的用户线了，而是通过对网络的使用，将一种或多种带宽不同的业务传送到用户，传输手段不再是模拟，还广泛采用数字传输技术；传输媒质除了铜线外，还引入了光纤。光纤接入网的应用，将解决通信网络的全数字化交换传输乃至数字业务到户，促进ATM技术的发展，形成宽带的ISDN网。因而，光纤接入网的应用，才能较好地解决用户需求与通信传输网之间不相配套的问题，因而应用光纤接入网技术才能更好地满足高速公路运营对通信网的需求。 该方案由光线路终端OLT和光网络单元ONU组成，OLT与ONU之间通过内置一体化SDH系统（接入网内置SDH设备）连接起来。SDH传输系统加上光纤接入网具有传输体制标准、容量大、网管能力强和自愈保护能力强等特点。OLT内置光传输系统，提供大容量、高质量的传输和组网；提供标准的V5交换机接口和网管接口，集中维护全套设备的运行；提供视频输入接口，适应用户对模拟图像传输的要求；提供各种业务接口，如PSTN、DDN、ISDN、WAN等，窄带/宽带兼容，实现话音、数据和图像的三网合一。ONU也内置光传输系统（SDH），可向用户提供各种窄带、宽带业务接入，包括POTS、ISDN的2B+D、30B+D、标准E1口、10M/100M以太网口，Z口、V口、子速率接口等各种用户接口，业务扩展方便。PON作为一种无源光纤网络，具有容量小，传输距离短和无环自愈保护等自身缺点，不适合在主干段或对保护要求高的场合的应用，但由于其多用户共享设备，对业务透明，易于升级扩容和建造与运行维护费用低等优点，也可作为SDH的补充，在光纤接入网中得到应用。方案中OLT、ONU可以任意灵活地配置，这可以根据各条高速公路站点的分布和各站业务需求来进行增加或减少。该方案具有如下的特点：开放式系统设计，网络升级能力强；交叉连接灵活，组网功能强大；接口功能齐全，网管功能强大，保护功能完善。光纤接入网的应用，还为充分发挥SDH网络功能和ATM网络的联网创造了条件。二.随着技术的不断完善，ATM将成为较为适合高速公路通信系统及其联网的通信技术。ATM（异步转移模式）本质上是一种高速分组交换模式，它是一种全新的网络技术，也是确认为宽带综合业务网（B-ISDN）的传送模式 ，能够适用于速率从低于数千比特到高达数百兆比特的各种业务，是集语音、数据和视频交换于一体的综合网络。近年来由于IP技术的成熟，部分专家对ATM的应用前景持一定的怀疑态度，但是，随着电子技术的进步，标准的完善，ATM的前景应当还是广阔的。ATM技术是将信息划分成定长单位（信元）进行发送的，具有带宽高（622Mbit/s）、速度快、容量大和伸缩性强等特点，可为不同等级的业务提供相应的服务质量保证QoS（Quality of Service）。ATM工作方式是面向连接的，采用统计复用方式，动态分配用户带宽；通过虚拟电路来实现网络内的连接，可在不同的用户互相之间灵活分配用户信道带宽，并使系统的传输容量得到充分的利用；具有各种标准的网络接口，保证了不同业务的服务质量。这些特色都非常适合于高速公路通信网业务内容多、宽带要求灵活、点多、线长、多站点多需求的特点要求。ATM技术与其他的通信网络技术相比，具有如下优势：ATM 作为一个世界范围内的信息传送标准，还在不断完善之中，其信息交换与终端设备的类型以及信息的种类（语音、数据、图像）无关。ATM的传输媒介可以是双绞线、同轴电缆等，特别是光纤接入网的应用，不再需要路由器或桥接器进行速率匹配，使用ATM技术将可以形成一个几乎没有边界的、使整个联接网络之间具有无缝转接通道的全数字化信息网络。3、在当今不同的数据业务如语音、计算机数据及图像业务，因应用具有不同的通信特性，大都还是在分离的网络上传送，ATM技术是迄今唯一可以同时高效传送所有数据业务的标准化技术。 因ATM标准包含不同的带宽级别使其在M bit/s到G bit/s的速度级上均可供支配，所以这种技术能满足未来不断增长的数据通信需求。ATM作为实现宽带综合业务数字网（B-ISDN）的核心技术，其适应性极强。它可以应用到从LAN到W