高速公路通信网发展趋势

zjol

2002-02-01　中国公路·交通信息产业　林雪华
编者按：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撑系统--通信系统的保障和支撑。本文通过阐述现代通信技术的特点和发展及其在高速公路通信网中的应用，探讨高速公路现代通信网的发展趋势。

　　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。

　　随着3C技术的发展，高速公路的通信也得到快速发展，从提供单纯的话音业务发展到包括语音、数据和图像等多种信息的综合通信，并从模拟通信向数字通信演变，到应用现代通信技术开始建设先进的宽带综合业务数字网（B-ISDN）。本文将通过阐述当代通信技术的特点和发展及其在高速公路通信网中的应用，探讨建设高速公路现代通信网的发展趋势。

　　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的不足将逐渐表现出来。

　　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。

　　虽然对PDH通信网络而言该网络结构有较大改进，但是其整个传输网络仍然是多种传输系统的简单堆砌，网络构成复杂。在传输平台之外另外需要很多附加设备，例如对于收费计算机网络需要外接路由器；对于视频图像，需要外接编解码器和切换器、分配器；对于电话和低速数据，需要外接时隙分割器等等。这样无疑增加了管理难度，而且SDH系统通过路由器提供给收费计算机网络的接口速率一般为128k或2Mbps，而收费计算机网络本身是10Mbps或100Mbps，联网收费需传输大量的信息（如抓拍的数字图像等），这样有可能形成通信瓶颈。福建省已实现全省联网收费，由于现有收费系统抓拍的数字图像还未联网传输，这个问题还未暴露出来而已。造成上述问题的原因是，标准的SDH是针对电信公用网设计的，标准SDH提供的业务接入一般为E1、E2、E3等接口，不直接提供视频、低速数据和LAN接口。为了解决诸如此类的问题，有的厂商已开发出适应高速公路通信专用的多媒体通信网络，如上海贝尔企业开发的基于SDH标准的infotrax系统，高速公路所有业务都可简单高效地接入该通信网络，在通信平台之外，无需再附加任何设备，比较适合高速公路通信网的使用。

　　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。


　　就高速公路的管理所需的通信业务而言，其话音通信仅占整个通信业务很小的部分，而大量的则是数据、视频、图像及多媒体等通信业务。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。


　　高速公路通信系统采用光缆接入网的一个解决方案如图1所示。（图略）


　　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。

　　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：


　　1、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。


　　2、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。


　　4、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WAN的各种领域，以及从数据传输到语音、视频传输的各种应用中。随着ATM技术的不断完善，不但大量被作为骨干网技术和光纤接入网得到广泛应用，而且可以经济地支撑端到端的连接。从以上分析可以看出，ATM技术较为适合作为高速公路通信系统及其联网的技术。

　　从性能、价格和发展态势等综合因素考虑，ATM OVER SDH技术将成为高速公路通信系统及其联网技术的发展趋势。


　　目前网络技术朝着数字化、宽带化、传输光纤化、分组化的方向上发展。任何网络技术都具有独特的优点才能生成和发展，但也不能排除自身的局限性，于是出现了各技术的融合和渗透，因而产生了各种重叠模型和集成模型，如ATM OVER SDH，IP OVER ATM，IP OVER SDH等等。


　　高速公路通信网络是需要集语音、图像和数据为一体的多媒体的通信网。ATM OVER SDH正好利用SDH大容量、光纤传输的稳定可靠，带有自愈和迂回路由的网络结构特点，以及光纤综合业务接入网的优势，使得ATM OVER SDH比较容易得到实现和相互补充各自的不足。而且，这些优势也都将是ATM交换核心的基础，将ATM信元打包成SDH帧（ATM信元映射到SDH之中），并在SDH上传输，即很好地利用ATM面向连接快速交换，传输和用户需求优势，又利用SDH的可靠传输的优势，因而从性能、价格和发展态势等综合考虑，笔者认为ATM OVER SDH技术将是高速公路通信系统及其联网技术的首选，也特别适合于目前高速公路单条路段已建成SDH网络，今后比较平滑、容易地过渡到B-ISDN通信网络。因而，ATM OVER SDH技术将是高速公路通信系统及其联网技术的发展趋势。


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