陳宏溪

摘 要：高速公路通信系統(tǒng)屬于綜合平臺，主要用于承載高速公路的語音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，在高速公路運行管理中發(fā)揮著積極作用。伴隨信息技術(shù)不斷發(fā)展，高速公路通信系統(tǒng)的功能也更為完善，本文主要對全IP通信設(shè)計與應(yīng)用進行研究。

關(guān)鍵詞：高速公路；通信系統(tǒng)；全IP通信

通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)是高速公路機電系統(tǒng)的三大構(gòu)成部分，其中通信系統(tǒng)為業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)、辦公自動化、會議電視等提供了傳輸平臺，通常由數(shù)字程控交換系統(tǒng)、光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)等組成。以IP結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的高速公路通信系統(tǒng)，合理控制功能重疊，降低網(wǎng)管復(fù)雜性，具有較高的傳輸效率。因此在全IP通信設(shè)計的過程中，應(yīng)嚴格遵循相關(guān)標準及要求，融合各類網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，確保通信系統(tǒng)正常高效運行，優(yōu)化高速公路運行管理水平。

1 高速公路通信系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨國民經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷加快，對于高速公路建設(shè)投入逐漸增大，目前我國高速公路總里程已經(jīng)突破13萬km，處于快速發(fā)展時期，與此同時，通信系統(tǒng)作為重要配套設(shè)施也日益完善。根據(jù)聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃，省通信總中心、通信分中心、通信站是通信系統(tǒng)中的三級管理體制。現(xiàn)階段，高速公路通信網(wǎng)大多基于SDH，部分采用早期的PDH運行，通信設(shè)備主要以華為、中興或烽火為主，結(jié)合高速公路工程實際情況，形成相應(yīng)的干線網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸平臺通過兩纖雙向復(fù)用環(huán)、通道保護自愈環(huán)等實現(xiàn)，傳輸速率等級基本在STM-4，數(shù)據(jù)傳送量大的路段可達STM-16。近年來通信技術(shù)更新較快，在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用呈現(xiàn)出復(fù)雜性特征，常見的高速公路通信網(wǎng)絡(luò)有：PDH通信網(wǎng)絡(luò)、ATM通信網(wǎng)絡(luò)、SDH通信網(wǎng)絡(luò)等，在具體應(yīng)用中，高速公路通信系統(tǒng)還存在一定不足之處。

1、通信網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜化。高速公路通信系統(tǒng)主要是提供電話、傳真、圖像以技術(shù)傳輸服務(wù)，構(gòu)建實時、高速的數(shù)據(jù)傳輸平臺，為管理、監(jiān)控、收費等部門之間的信息交換服務(wù)。基于此，為便于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與擴展，通信系統(tǒng)應(yīng)具有中心交換大容量、一次轉(zhuǎn)接、網(wǎng)絡(luò)組織路段化等特征，面向全路網(wǎng)提供綜合業(yè)務(wù)，以降低網(wǎng)絡(luò)綜合成本，并為其預(yù)留一定的發(fā)展空間?，F(xiàn)階段通信網(wǎng)絡(luò)中存在管理復(fù)雜、可拓展性差等問題，無法滿足通信系統(tǒng)發(fā)展需求。

2、傳輸網(wǎng)絡(luò)寬帶不足。交換機之間數(shù)字通道主要是由傳輸網(wǎng)提供，綜合考慮交換機應(yīng)用的實際情況，干線傳輸網(wǎng)上的傳輸速率等級應(yīng)相對較大，邊緣網(wǎng)傳輸速率可適當(dāng)降低，并且具有較強的網(wǎng)管能力，確保傳輸通道的安全運行。由于技術(shù)因素的限制，傳輸寬帶利用能力有待提升，尚未實現(xiàn)大等級傳輸速率的優(yōu)化。

3、接入網(wǎng)絡(luò)可拓展性有待提升?！皹藴市浴踩?、容錯性、可管理性”是高速公路接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)遵循的主要原則，宜采用光纖接入方式，不僅能夠加強主干網(wǎng)協(xié)議互通，促使綜合業(yè)務(wù)處理能力得以有效提升，拓展交換容量及服務(wù)半徑。在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，由于應(yīng)用集成的缺乏，數(shù)據(jù)歸類存儲與管理尚不完善，難以滿足高速公路發(fā)展需求。

由此提出了基于全IP結(jié)構(gòu)的高速公路通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)簡單直接，省去中間的復(fù)雜層系結(jié)構(gòu)，減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，降低網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜性。同時該通信系統(tǒng)應(yīng)用波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相較于傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)而言，其成本降低1—2個量級。在全IP通信設(shè)計階段，應(yīng)綜合考慮高速公路通信系統(tǒng)的設(shè)計目標，滿足各站點之間的語音通信、監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)等的需求，確保通信系統(tǒng)正常高效運行，提升高速公路運行服務(wù)水平。

2 高速公路通信系統(tǒng)全IP通信設(shè)計與應(yīng)用

在高速公路通信系統(tǒng)全IP通信設(shè)計階段，應(yīng)結(jié)合工程實際情況制定相應(yīng)設(shè)計方案，不僅要將設(shè)計成本控制在合理范圍內(nèi)，還應(yīng)分析下一代網(wǎng)絡(luò)形成趨勢，提升數(shù)據(jù)、圖像、語音等傳輸速度，同時明確高速公路系統(tǒng)功能需求，提高通信系統(tǒng)的綜合性，為高速公路管理工作提供高效傳輸平臺，其設(shè)計要點如下：

1、以太網(wǎng)傳輸設(shè)計

（1）現(xiàn)有高速公路通信系統(tǒng)中，除電話系統(tǒng)外，通常采用光纖數(shù)字傳輸網(wǎng)的以太網(wǎng)通道實現(xiàn)其他數(shù)據(jù)傳輸，在全IP通信設(shè)計中，構(gòu)建起太環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。將太環(huán)網(wǎng)應(yīng)用之各節(jié)點通信站，利用光口之間的連接形成1000M環(huán)網(wǎng)，占用4芯光纖，同時接入點部分構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用子網(wǎng)，采用2層或3層交換機，用虛擬局域網(wǎng)劃分各子網(wǎng)，確保高速公路機電系統(tǒng)中不同業(yè)務(wù)需求得以滿足。同時將網(wǎng)管軟件配置在全IP通信結(jié)構(gòu)中，確保網(wǎng)管軟件具有強大功能，便于后期網(wǎng)絡(luò)管理，實現(xiàn)全網(wǎng)設(shè)備管理。

（2）以太網(wǎng)接入方式與全IP結(jié)構(gòu)相契合，合理優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸速率，提高通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在擴拓展性、性價比方面具有獨特優(yōu)勢，與下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向保持一致，同時隨著技術(shù)水平的不斷提高，MAC地址儲存、LAN交換也取得較大進展，大幅擴展以太網(wǎng)傳輸距離，更好的為通信系統(tǒng)服務(wù)，其幀結(jié)構(gòu)如表1所示。以太網(wǎng)的應(yīng)用實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，同時具有良好的容錯能力，可有效控制單點故障，避免由此引發(fā)系統(tǒng)性災(zāi)難。

2、交換機配置設(shè)計

在各通信站點中應(yīng)配置相應(yīng)的交換機，其主要目的是承載各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，根據(jù)實際情況將其劃分為獨立的VLAN，由于網(wǎng)管業(yè)務(wù)的復(fù)雜性，應(yīng)單獨占用一個VLAN，將VLAN100接入網(wǎng)管計算機，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)全部計算機的訪問。以省聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求為依據(jù)進行VLAN劃分，分為監(jiān)控VLAN、收費VLAN、會議VLAN等。綜合考慮網(wǎng)絡(luò)管理與運行安全，應(yīng)根據(jù)相關(guān)標準要求安全設(shè)置訪問權(quán)限，VLAN訪問權(quán)限可通過ACL設(shè)置，以保證網(wǎng)絡(luò)的安全性和可用性，諸如在收費網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置流量限制；電話業(yè)務(wù)中設(shè)置QOS等。為加強分中心與其他等級管理通信中心的信息溝通與共享，可借助路由器設(shè)置中心互通VLAN，充分發(fā)揮其在廣播控制、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督管理、寬帶利用等方面的積極作用。

3、軟交換系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)階段軟件換網(wǎng)絡(luò)是電信核心網(wǎng)的主流系統(tǒng)，在不同承載網(wǎng)絡(luò)上通過承載與控制，形成以軟交換技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)以封閉架構(gòu)為主，開放程度不足，而軟交換技術(shù)的控制核心相對集中，利用通用協(xié)議及開放接口構(gòu)建起的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有良好的開放性且成本投入低，進而大幅提升業(yè)務(wù)部署能力。在全IP通信設(shè)計中，將程控交換機系統(tǒng)更改為軟交換系統(tǒng)，升級通信系統(tǒng)中的電話業(yè)務(wù)，不僅滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，同時支持更多功能。軟交換服務(wù)器運行軟件設(shè)置在通信分中心，包括交換軟件、計費軟件，采用語音網(wǎng)關(guān)連接其他業(yè)務(wù)電話，為實現(xiàn)與省中心聯(lián)網(wǎng)還應(yīng)配置中繼網(wǎng)管。總體而言，在一個通信分中心站點，需配置一臺信令轉(zhuǎn)換設(shè)備、一臺中繼網(wǎng)關(guān)以及相關(guān)服務(wù)器，保證通信系統(tǒng)內(nèi)各項業(yè)務(wù)正常開展。

3 結(jié)束語

綜上所述，伴隨國民經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，我國高速公路建設(shè)處于快速發(fā)展時期，迫切需要完善相關(guān)配套系統(tǒng)，提升高速公路運行管理水平。通信系統(tǒng)為高速公路收費、監(jiān)控、數(shù)字電視等業(yè)務(wù)提供了高效傳輸平臺，近年來高速公路規(guī)模逐漸擴大，對于通信系統(tǒng)也提供了更高的要求?，F(xiàn)階段我國高速公路通信系統(tǒng)中還存在一定的不足之處，由此提出了全IP通信設(shè)計，構(gòu)建起相應(yīng)的太環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)信息傳輸，加強軟交換系統(tǒng)及交換機的配置設(shè)計，優(yōu)化通信系統(tǒng)的傳輸速率，確保各項業(yè)務(wù)正常展開。

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