速公路通信系统建设的探讨
Discussion on Construction of Highway Communication System
夏跃辉 葛黎 丁宏基 张兴良 冉屹华 严讯

摘要：简单介绍了高速公路通信系统的构成、功能及一体化解决方案，并介绍了其业务接入种类。

关键词：高速公路 SDH 接入网 交换机 MPEG-2编解码设备

一、高速公路通信系统的构成及功能

高速公路通信系统应建立在以下原则的基础上：

（1）技术开放性，便于通信网络的扩展及今后新技术的发展应用；
（2）网络的开放性，便于与现存的各种网络的互联互通，形成规模经营；
（3）网络的可靠性，系统的设计及设备的应用具有先进、可靠的技术保证。

高速公路通信系统是包含语音、数据、图像多种应用业务的通信网络，在网络中，大量采用光纤通信技术，技术起点上比较高，大容量的的SDH光纤数字传输设备已经得到了应用，光纤综合业务接入网，提供多业务的接入，可以实现语音、数据、图像三种业务的统一。

• 多业务
  高速公路通信网的最大特点就是多业务，语音业务包括公务电话BT、指令电话CT、紧急电话ET，非话音业务的传真业务FAX，数据业务包括局域网的互连、外场交通监控数据采集及控制，图像业务包括监控图像的传输等等，实现多业务的网络合一优化了网络结构、方便网络的维护、提高网络的利用率及节省投资成本。
• 光纤化程度高
  沿高速公路敷设的光缆，收费站、管理处、管理中心采用光纤通信设备使高速公路通信网具备较高的光纤化程度，可以满足现在及未来通信业务的需要。
• 数字图像传输
  模拟图像的远距离传输不能充分利用光纤的有效带宽，将占用较多的光纤及使用多套传输设备，既浪费投资，图像监控效果又不是十分理想。图像的数字化压缩及传输提高了图像传输的质量，解决了图像的监控效果，同时节约了所占用的光纤，适合高速公路通信远距离的图像监控应用。数字图像有可能会取代模拟图像成为高速公路图像监控的一种新技术。
• 可靠性高
  高速公路通信网应具备较高的可靠性，关键设备及部件应为主备方式，网络应具备较强的自愈能力，故障自动隔离，保护倒换迅速，不影响正在运行的业务，能够适合各种不同的恶劣环境应用。
• 技术先进
  高速公路通信网的数字程控交换机、SDH光传输设备、光纤接入网、数字图像压缩、智能通信电源，采用了现代通信及计算机的最新技术和成果，技术上领先其它的专用通信网。
• 扩展性好
  高速公路通信网既要考虑目前的业务需求，又要满足将来电信开放的发展趋势对业务不断增长的需求，在不增加太多的成本的情况下，应具有良好的可扩展性。分布式的网络结构、模块化的系统设计是容量扩展的最好方式，数字化、智能化为增加新业务带来了便利的途经。
• 开放性
  高速公路通信网应是开放性的网络。目前高速公路是分段建设，各段采用的通信设备都不相同，但应该满足一定的标准，才能为今后整个网络的联网作准备。网络的开放性还有利于高速公路专用通信网与电信公网联网。
• 集中网管
  网络的集中管理给高速公路通信网的正常运行及维护带来了极大的便利，维护人员在管理中心，通过管理终端对各种通信设备进行配置管理、故障管理、维护管理、性能管理和安全管理，大大提高了网络管理的效率。
• 组网灵活
  高速公路通信网的网络结构应是灵活多样的，对于单条高速公路来说，一般组成链型网络，对于全省的高速公路通信网络，环型结构是很好的一种选择，高速公路通信还应该具有十字型、T型等复杂的组网结构。

二、高速公路通信系统一体化解决方案

根据高速公路机电项目的特点，中兴通讯特为高速公路机电项目提出一体化的解决方案：SDH+交换+接入网的解决方案。利用中兴通讯的全系列SDH 产品ZXSM SDH150/600/2500灵活的组网方式，可以为高速公路通信网组建多种结构的业务传送平台；大型数字程控交换机ZXJ10有强大的处理功能，丰富的业务功能和灵活多样的组网能力，除能满足普通PSTN网和N-ISDN网的组建需要外，还能适应SDH光传输、N0.7号信令网、电信管理网和智能网建设的需要；ZXA10中兴综合接入网系统顺应信息技术的网络发展将语音、数据、图像三种技术融合做到"三网合一"，向集中的业务节点与开放型、分布式、一体化接入网相结合的方向发展。

1、链型网

根据高速公路长链状的特点，在沿线的各个城市中建立收费管理分中心，每个分中心管理数个收费站。各分中心可采用中兴通讯的SDH光传输设备ZXSM-150/600/2500组成链型网，传输速率为 STM-1、STM-4或STM-16。每个分中心设置数字程控交换机ZXJ10及接入网ZXA10的OLT。各个收费站中分别设置接入网的ONU。网络图如图1所示。

图1 链型网络结构示意图

说明：

• 各分中心的SDH ZXSM-150/600/2500组成链型网，保护方式为1+1保护。
• 分中心的交换机ZXJ10通过ZXSM-150/600/2500提供的传输通道组成交通通信网络，分中心交换机通过V5接口下接光纤接入设备ZXA10的OLT。
• 分中心的接入网设备OLT下带各个收费站的ONU组成链型网，传输设备采用155M/SDH内置光传输系统。
• 交换机ZXJ10与ZXA10接入网为高速公路提供业务电话BT、指令电话CT及传真业务FAX。
• 收费站与分中心的局域网可通过接入网ZXA10的数字数据接口，如E1、2B+D、V.35、V.24、G.703等互连，可实现收费数据的上传及管理数据的下达。
• 路面监控数据可通过各站ONU的二/四线音频、V.35、V.24、G.703传送到分中心监控室。
• 收费站图像可经图像编解码设备（MPEG-2）压缩后，通过各站E3接口传送到分中心监控室。

2、环型网

有些省级高速公路是呈环型状，可以采用SDH光传输系统ZXSM-150/600/2500构成环型网。其网络结构如图2所示。

图2 环型网络结构示意图

说明：

• 收费分中心的SDH ZXSM-150/600/2500构成环型网络，可采用2纤通道保护环或复用段保护环。
• 对于两分中心的距离较远的城市，中间可采用SDH 中继器REG，延长传输距离。
• ZXJ10交换机与SDH ZXSM-150/600/2500通过2M接口连接，接入网的OLT与ZXJ10通过V5接口连接。
• 程控交换机ZXJ10既可多模块成局，又可单模块成局。多模块成局时，在总中心（省会城市）设置中心模块SNM及近端交换模块PSM，在各个分中心设置远端交换模块RSM，简化网络结构。
• 通过光纤接入网ZXA10实现各种业务的综合接入。
• 由总中心（省会城市）对各个分中心进行统一的网络管理。

3、混合型网

根据各省的高速公路网的结构，利用中兴通讯的SDH 光传输系统ZXSM-150/600/2500可组成极其复杂的混合型网络结构，如图3所示。

图3 混合型网络结构示意图

说明：

• ZXSM-150/600/2500可组成多种网络结构，如链型、环型、T型、十字型等复杂网络结构。
• 网管系统设在总中心（省会城市），可对全省高速公路通信网络进行配置、性能、故障和安全等统一管理。
• SDH+交换+接入网的解决方案特点：
  （1）技术成熟、性能稳定，SDH、数字程控交换机、接入网在公网应用广泛，是目前设计单位采用的主要通信设计方案。
  （2）SDH传输网自愈能力强，多种保护方式，组网灵活。
  （3）接入网将多种业务以光纤接到最靠近用户端，可实现"三网合一"。
  （4）接入网标准的V5接口，可与任何支持V5标准的程控交换机互联。
  （5）特别适合目前高速公路通信多业务的环境。
  （6）网络管理容易

三、高速公路的业务接入

在这里以接入网的结构说明高速公路的业务接入。

高速公路通信业务主要由话音、数据和图像三种业务组成。

1、电话业务的接入

高速公路电话业务包括业务电话BT、指令电话CT及传真FAX，由交换机ZXJ10及接入网ZXA10来完成这些业务。如图4所示。

图4 话音业务接入示意图

2、数据业务的接入

高速公路的数据业务包括：
（1）收费数据　从收费站上传至分中心的收费数据。
（2）管理数据　从分中心下达至收费站的费率、时钟、收费员工号口令等管理数据。
（3）路面监控数据　由车辆检测器、能见度探测器等外场设备产生的上传至分中心的监控数据，由控制中心下达至可变情报板、交通灯等外场设备的控制数据等。

收费数据和管理数据可通过收费站与分中心的局域网互连进行传送。接口可采用接入网ZXA10的2M、2B+D、V.35、V.28、G.703等数字数据接口。如图5所示。

图5 分中心与收费站局域网互连

路面监控数据可通过接入网ZXA10的2/4线音频、V.24、V.28等接口传送。如图6所示。

图6 路面监控数据通道示意图

3、图像业务的接入

收费车道、收费亭、收费广场及关键路面采集的图像均采用模拟视频信号方式传送至收费站监控室。在收费站至收费中心远距离图像传输可采用数字技术，利用数字压缩编码方式MPEG-2或者H.261，可以将收费站监控室上传的图像压缩编码，在SDH传输系统上传送至分中心监控室，经解码后还原成图像，实施对全线高速公路的图像监控，实现图像与语音、数据"三网合一"功能。如图7所示。

图7监控图像传输通道示意图

四、总结

综上所述，光纤接入网作为多业务应用适合高速公路通信网的业务接入，SDH光传输系统灵活的组网方式适合高速公路骨干网及支路网。未来的高速公路通信网络，将是以ATM/SDH系统构成的宽带网络，提供宽带的通信，实现多种业务的宽带接入。数字图像技术也将会在高速公路图像监控中得到广泛应用。新时期的高速公路通信系统的建设应充分考虑网络整体结构，适应标准化、宽带化、集约化的发展趋势，基于目前的网络状况，综合考虑计算机网、电话网融合的趋势，利用SDH网络，使网络从综合成本、效益与效率、网络可拓展性等诸多层面适应新时期的发展趋势，在此基础上，全面提高网络的业务能力。