福建高速公路廈門(mén)監(jiān)控中心 何一峰
高速公路通信系統(tǒng)是高速公路建設(shè)中的重要配套項(xiàng)目和基礎(chǔ)設(shè)施組成部分，它為高速公路各級(jí)部門(mén)的運(yùn)營(yíng)、管理以及沿線設(shè)立的收費(fèi)、監(jiān)控系統(tǒng)提供話(huà)音、數(shù)據(jù)和圖像的傳輸，是實(shí)現(xiàn)高速公路快速、安全、高效運(yùn)行的重要保障。
一、網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃原則
（一）高速公路通信網(wǎng)的規(guī)劃應(yīng)符合我國(guó)通信技術(shù)、政策的規(guī)定，符合我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)和交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。
（二）高速公路通信網(wǎng)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃、實(shí)施和統(tǒng)一管理。根據(jù)高速公路建設(shè)和開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的進(jìn)程，應(yīng)實(shí)現(xiàn)全省統(tǒng)籌安排，分路分期實(shí)施以及逐步全省聯(lián)網(wǎng)的原則。省級(jí)高速公路網(wǎng)應(yīng)充分考慮地區(qū)和各路段的業(yè)務(wù)要求，地區(qū)和全路段應(yīng)服從省網(wǎng)總體規(guī)劃的要求，省網(wǎng)應(yīng)為交通部全國(guó)通信聯(lián)網(wǎng)和與相鄰省際聯(lián)網(wǎng)預(yù)留必要的光纖、電路和接口。
（三）高速公路通信網(wǎng)建設(shè)規(guī)模應(yīng)立足于公路專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求。主要為高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和道路運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量應(yīng)滿(mǎn)足近期需求并預(yù)留一定余量，在主要干線和瓶徑路由應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大系統(tǒng)容量。充分考慮當(dāng)今通信技術(shù)迅速發(fā)展的趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以平滑升級(jí)，系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性。
（四）高速公路通信網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)立足于高科技或高技術(shù)平臺(tái)，主要采用光纖數(shù)字傳輸和數(shù)字程控交換機(jī)等先進(jìn)技術(shù)。省高速公路通信專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)建設(shè)為集話(huà)音、數(shù)據(jù)、圖象和文本等綜合業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)管理的綜合通信網(wǎng)，根據(jù)現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展，再逐步建成寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。
二、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量分析
省級(jí)高速公路專(zhuān)用通信網(wǎng)業(yè)務(wù)內(nèi)容如下：
（一）為全省高速公路各級(jí)管理部門(mén)（包括省中心、分中心、服務(wù)區(qū)、隧道管理隊(duì)、停車(chē)區(qū)、養(yǎng)護(hù)工區(qū)等）相互間以及與公用網(wǎng)間提供不間斷的電話(huà)、傳真、數(shù)據(jù)和圖象傳輸?shù)姆⻊?wù)；（二）為高速公路收費(fèi)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)提供專(zhuān)用、實(shí)時(shí)、數(shù)字、高速和高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)；（三）為高速公路收費(fèi)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)提供傳輸通道；（四）為行駛在高速公路上車(chē)輛的司乘人員和道路管理、巡邏人員提供緊急電話(huà)通信業(yè)務(wù)；（五）為全省高速公路組織電話(huà)會(huì)議提供服務(wù)；（六）為全省高速公路組織召開(kāi)會(huì)議電視提供平臺(tái)。另外高速公路專(zhuān)網(wǎng)電信業(yè)務(wù)量主要按用戶(hù)目前實(shí)際需求或按未來(lái)10~15年遠(yuǎn)期需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
高速公路通信常用接口類(lèi)型有：（1）電話(huà)系統(tǒng)接口包括2/4線音頻接口、模擬環(huán)路中繼接口、2B+D接口、30B+D接口、2Mbit/s G.703接口、2Mbit/s V.35、V5.1和V5.2接口等；（2）V.24/V.28低頻數(shù)據(jù)接口；（3）n*64kbit/s、2Mbit/s G.703以及2Mbit/s V.35高速數(shù)據(jù)接口；（4）視頻接口，包括模擬視頻接口和2Mbit/s壓縮視頻接口。
三、網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)方案
我們把高速公路通信網(wǎng)選擇網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點(diǎn)集中在兩個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)的傳輸、接入技術(shù)和交換技術(shù)。對(duì)現(xiàn)有的各種適用技術(shù)進(jìn)行綜合比較，并結(jié)合最新發(fā)展的通信技術(shù)及高速公路的實(shí)際情況來(lái)構(gòu)建高速公路通信網(wǎng)。
（一）高速公路通信網(wǎng)的傳輸和接入
1. 省級(jí)干線傳輸
首先，我們必須關(guān)注整個(gè)通信領(lǐng)域目前的技術(shù)狀況和發(fā)展趨勢(shì)。目前在通信領(lǐng)域關(guān)于SDH、ATM和寬帶IP等技術(shù)的爭(zhēng)論比較激烈，各專(zhuān)網(wǎng)對(duì)此也評(píng)價(jià)不一。這種爭(zhēng)論的根源在于Internet的迅速普及和所有的業(yè)務(wù)都將基于IP，即所謂的everything on IP，而承載IP的有SDH、ATM和寬帶IP三種技術(shù)，從性能、價(jià)格和發(fā)展趨勢(shì)綜合考慮，目前寬帶IP是首要選擇。那么，高速公路聯(lián)網(wǎng)是否也必須采用寬帶IP呢？首先，高速公路通信系統(tǒng)屬于專(zhuān)用網(wǎng)，必須針對(duì)其業(yè)務(wù)接入特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的通信系統(tǒng)。通過(guò)上述業(yè)務(wù)類(lèi)型分析，我們不難看出，除收費(fèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基于IP外，其它業(yè)務(wù)非IP業(yè)務(wù)居多，并且總的業(yè)務(wù)量相對(duì)較小。加之寬帶IP路由器覆蓋范圍還十分有限，因而寬帶IP顯然目前不適合高速公路聯(lián)網(wǎng)的使用。其實(shí)就高速公路特點(diǎn)而言，收費(fèi)是頭等大事，為此，收費(fèi)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性應(yīng)擺在第一位。其次才是圖像等其他業(yè)務(wù)。那么，究竟選用SDH或ATM呢？下面我們對(duì)IP over SDH及IP over ATM進(jìn)行一下比較。
（1）IP over ATM
IP協(xié)議利用ATM端口速率高、吞吐量大、時(shí)延小以及面向連接等特點(diǎn)，保證其服務(wù)質(zhì)量和可靠性，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)的要求。這樣，IP協(xié)議將可利用ATM的QoS機(jī)制保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)具有很好的可擴(kuò)充性和靈活性，并支持多種業(yè)務(wù)，有很好的網(wǎng)絡(luò)流量管理和控制性能。然而該網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)是傳輸效率低，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜且重復(fù)，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜，不太適合用于超大型IP骨干網(wǎng)。
（2）IP over SDH
IP數(shù)據(jù)包通過(guò)采用PPP協(xié)議映射到SDH幀結(jié)構(gòu)中，按STM-N速率傳輸。這樣可以在骨干網(wǎng)上快速傳輸多媒體業(yè)務(wù)，有效利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。可以充分利用SDH技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，兼容各種不同技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)全球互聯(lián)網(wǎng)，有利于實(shí)現(xiàn)IP多點(diǎn)廣播技術(shù)。但是該網(wǎng)絡(luò)不支持VPN和電路仿真。
根據(jù)SDH傳輸網(wǎng)在國(guó)內(nèi)的建設(shè)現(xiàn)狀情況，“九五”期間建設(shè)的25條（總長(zhǎng)34萬(wàn)公里）省際光纜在1998年12月全部建成后，省際光纜干線形成“八縱八橫”的格型網(wǎng)狀格局，覆蓋全國(guó)省會(huì)以上城市和70%的地市，全國(guó)大體形成SDH傳輸網(wǎng)。實(shí)踐也證明，IP over SDH將是傳輸網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，其可靠性及穩(wěn)定性是有保證的。ATM相比SDH主要有以下劣勢(shì)：其一就是其價(jià)位偏高；其二就是ATM認(rèn)同度底，現(xiàn)在通信界人士普遍對(duì)其持觀望態(tài)度，廠家基本上已不對(duì)其進(jìn)行研發(fā)及生產(chǎn)。綜上所述，從價(jià)格、發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，ATM比SDH并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)可言，目前的最佳選擇應(yīng)是SDH。廣播電視國(guó)家級(jí)基礎(chǔ)干線網(wǎng)就選擇了SDH技術(shù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)選擇IP over SDH。那么，如果高速公路通信網(wǎng)采用SDH后，分中心的業(yè)務(wù)如何接入，也就是如何把單個(gè)高速公路SDH環(huán)路與高層的省內(nèi)SDH環(huán)路連接？這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜，原因在于目前高速公路通信系統(tǒng)使用不同廠家的SDH通信設(shè)備，這些設(shè)備在進(jìn)行直接互連時(shí)， 省中心無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)一網(wǎng)管。而要統(tǒng)一網(wǎng)管，必須要各設(shè)備廠家開(kāi)放源代碼，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。為此，統(tǒng)一網(wǎng)管顯然是不可能的。幸運(yùn)的是，目前大部分省公路通信系統(tǒng)已投入使用的路段并不多，在今后全省統(tǒng)一規(guī)劃后，使用同一廠家的產(chǎn)品即可統(tǒng)一網(wǎng)管，至于單獨(dú)的一到二家傳輸設(shè)備可單獨(dú)建立網(wǎng)管，為此，有可能在省公路通信中心有二到三套傳輸網(wǎng)管。其實(shí)，這并不妨礙大局，問(wèn)題就在于根據(jù)國(guó)家《招投標(biāo)法》的規(guī)定，全省高速公路的通信傳輸系統(tǒng)由同一廠家來(lái)提供是很難做到的。既然統(tǒng)一網(wǎng)管是必要的，那么我們不妨在國(guó)家《招投標(biāo)法》的規(guī)定上，在標(biāo)書(shū)中加上“傳輸系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)全省統(tǒng)一網(wǎng)管”這一條，問(wèn)題就解決了。
2. 高速公路通信網(wǎng)（單條高速公路通信系統(tǒng)）的接入
事實(shí)上，在主干網(wǎng)確定用SDH前提下，高速公路基層用戶(hù)點(diǎn)有收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、停車(chē)區(qū)、養(yǎng)護(hù)工區(qū)和隧道管理隊(duì)等。各路段的全部基層用戶(hù)業(yè)務(wù)均要求匯集至本路段的通信分中心。基層用戶(hù)業(yè)務(wù)接入會(huì)有三種方案：
（1）在干線傳輸路由上各基層用戶(hù)業(yè)務(wù)點(diǎn)增設(shè)無(wú)人光通信站，各無(wú)人站均配置與干線傳輸相同速率的ADM設(shè)備，在各無(wú)人站與有人站之間配置PCM集群設(shè)備，為用戶(hù)提供應(yīng)用通路。該方案是早期通信網(wǎng)用戶(hù)接入的傳統(tǒng)解決方案，它的主要問(wèn)題是配置ADM設(shè)備的站數(shù)多、站距小、工程投資高以及干線傳輸和基層用戶(hù)業(yè)務(wù)傳輸公用一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)安全性差，基層用戶(hù)業(yè)務(wù)占用干線長(zhǎng)途通道而導(dǎo)致信道利用率低。出現(xiàn)上述問(wèn)題就在于高速公路通信系統(tǒng)是一個(gè)專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)，而標(biāo)準(zhǔn)SDH是針對(duì)電信網(wǎng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)SDH技術(shù)，提供的業(yè)務(wù)接入一般是E1、E2，甚至更高，不會(huì)直接提供視頻、低速數(shù)據(jù)和LAN接口。
（2）干線傳輸系統(tǒng)中有人站設(shè)ADM，在各基層用戶(hù)業(yè)務(wù)點(diǎn)增設(shè)無(wú)人光通信站，各無(wú)人站與有人站之間開(kāi)通用戶(hù)環(huán)路載波機(jī)系統(tǒng)，為用戶(hù)提供應(yīng)用通路。用戶(hù)環(huán)路載波機(jī)系統(tǒng)常用于干線傳輸系統(tǒng)的伸長(zhǎng)，為分散的遠(yuǎn)端用戶(hù)提供通道。然而，用戶(hù)環(huán)路載波設(shè)備為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，接口不豐富，網(wǎng)管能力也比較差。
（3）在有人站和無(wú)人站配置光纖綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備，為用戶(hù)提供技術(shù)先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、接口豐富以及網(wǎng)管能力強(qiáng)的用戶(hù)通道。光纖綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)主要優(yōu)點(diǎn)是：接入網(wǎng)主要完成復(fù)用、交叉連接和傳輸?shù)裙δ埽捎霉猓姡┖弦唤Y(jié)構(gòu)，減少了網(wǎng)絡(luò)層次；提供開(kāi)放的V5標(biāo)準(zhǔn)接口，可實(shí)現(xiàn)與任何種類(lèi)的交換機(jī)設(shè)備進(jìn)行連接；能提供各種綜合業(yè)務(wù)，包括話(huà)音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視像業(yè)務(wù)等，具有豐富的接口功能；具有靈活的集線比，可以節(jié)省硬件設(shè)備；信道可以動(dòng)態(tài)分配使用；組網(wǎng)能力強(qiáng)，可組建環(huán)型、星型、鏈、樹(shù)等多種靈活的網(wǎng)絡(luò)；硬件對(duì)環(huán)境的適用能力強(qiáng)，遠(yuǎn)端設(shè)備可在惡劣環(huán)境條件下應(yīng)用；具有較全面的網(wǎng)管系統(tǒng)；符合國(guó)際電聯(lián)和我國(guó)國(guó)標(biāo)規(guī)范要求；系統(tǒng)投資較省，經(jīng)綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，基層用戶(hù)系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)選光纖綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)。
（二）高速公路通信的網(wǎng)絡(luò)交換
在當(dāng)今信息化世界存在著兩種主要通信網(wǎng)：公用電話(huà)交換網(wǎng)PSTN和因特網(wǎng)。PSTN基于電路交換，是一種低時(shí)延、固定帶寬的網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)榇笠?guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供非常高的服務(wù)質(zhì)量和先進(jìn)的話(huà)音服務(wù)。PSTN中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如傳真、電子郵件等也是通過(guò)電路連接傳輸?shù)摹Ｒ蛱鼐W(wǎng)主要基于包交換，可以提供非常靈活的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但它是時(shí)延和帶寬可變的網(wǎng)絡(luò)，因此服務(wù)質(zhì)量沒(méi)有保證。事實(shí)上，在我們前面提及的傳輸網(wǎng)選用SDH平臺(tái)時(shí)，就已決定可選的交換模式有兩種：其一就是仍沿用傳統(tǒng)的電路交換型交換機(jī)；其二就是采用ATM over SDH，即采用ATM交換機(jī)。由于ATM交換機(jī)在產(chǎn)生之初，它就提供155Mbit/s和622Mbit/s的高速連接，以及對(duì)多服務(wù)QoS的支持，在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有其它技術(shù)與之相比，因此轟動(dòng)一時(shí)。但是很快出現(xiàn)了基于ASIC芯片的IP分組路由交換技術(shù)，直接對(duì)IP分組進(jìn)行高速交換和路由，使ATM天生不足的缺陷暴露出來(lái)。一是ATM技術(shù)太復(fù)雜，配置和管理難度很大；二是價(jià)格太高，622Mbit/s的ATM斷口 1000Mbit/s比以太網(wǎng)端口價(jià)格高出很多；三是ATM在傳送IP時(shí)，要將分組拆成信元發(fā)送，效率只有80%左右；四是ATM不支持IP MULTICAST，ATM論壇至今沒(méi)有支持IP MULTICAST的標(biāo)準(zhǔn)。這些缺陷使ATM在與IP分組路由交換技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中，陷于被動(dòng)境地�；蛟S有人就使用IP交換機(jī)，其實(shí)在傳輸部分，我們已提及選用寬帶IP在高速公路目前并不適用。主要原因是用戶(hù)太少。綜上所述，在高速公路通信網(wǎng)中選用IP交換機(jī)，就好象是殺雞用牛刀；而選用ATM交換機(jī)，那也將是用沒(méi)有任何發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)武裝高速公路通信，且耗資大。針對(duì)高速公路專(zhuān)網(wǎng)電信業(yè)務(wù)量主要按用戶(hù)目前實(shí)際需求，并按10~15年遠(yuǎn)期需求估算，選用電路交換型交換機(jī)比較適合。
