智能光網(wǎng)絡(luò)在高速公路通信中的應(yīng)用

1、通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀及建設(shè)背景

京滬高速公路（河北段）作為104國道與河北省高速公路網(wǎng)的重要組成部分，其通信系統(tǒng)不僅負責(zé)本高速公路的數(shù)據(jù)、語音和視頻通信，同時也為河北全省的聯(lián)網(wǎng)收費和全省通信網(wǎng)的建立奠定了基礎(chǔ)。

早在2002年，京滬高速公路就組建開通了第一套通信系統(tǒng)，其中光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)采用廣州西門子公司生產(chǎn)的SMA series2第2代同步復(fù)用器，傳輸速率為622 Mbit/s；綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)采用臺灣榮群電訊股份有限公司生產(chǎn)的ULC-1000AN（OLT、ONU）設(shè)備，傳輸速率為155 Mbit/s。

近幾年來，為適應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)、NGN、3G等綜合業(yè)務(wù)對傳送網(wǎng)的生存性、擴展性的發(fā)展要求，以及全省聯(lián)網(wǎng)收費和全省通信網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)實需求，河北省大部分新建或改造高速路段均采用華為公司的Optix Mertro 3000/2050/1000系列設(shè)備搭建SDH傳輸系統(tǒng)，從而建設(shè)起一個技術(shù)先進、融合性強、高效能的傳輸平臺。因此，為實現(xiàn)與相鄰路段的“無縫”連接和全省網(wǎng)絡(luò)層的集中管理，對京滬高速公路現(xiàn)有通信系統(tǒng)進行技術(shù)改造勢在必行。

2、OSN智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特點

OSN智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是深圳華為公司于2003年10月推出的基于ASON的MSTP（Multi-Service Transmission Platform）平臺，是一款面向未來的設(shè)備。最終可實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)與客戶層整個網(wǎng)絡(luò)端到端的快速業(yè)務(wù)服務(wù)和動態(tài)帶寬管理，全網(wǎng)智能化：支持端到端的業(yè)務(wù)配置；支持光纖和業(yè)務(wù)鏈路的自動發(fā)現(xiàn)；支持Mesh組網(wǎng)保護，增強了網(wǎng)絡(luò)的生存性；支持差異化服務(wù)，可根據(jù)客戶層信號的業(yè)務(wù)等級決定所需要的保護等級支持流量工程控制，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)客戶層的業(yè)務(wù)需求，實時動態(tài)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓撲，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的最佳配置。它既是傳統(tǒng)SDH業(yè)務(wù)的繼承，又是傳統(tǒng)SDH業(yè)務(wù)的發(fā)展。因此，它完全可以與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備共同組網(wǎng)，既減少了投資，又實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）MSTP特性的繼承

OSN系列產(chǎn)品繼承了華為公司Metro系列產(chǎn)品持續(xù)領(lǐng)先的MSTP特性，包括GFP封裝、全顆粒的虛級聯(lián)和LCAS、MPLS以及RPR等，并且在有些方面還有所增強，例如可實現(xiàn)純RPR組網(wǎng)，也可以與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式共存，增強網(wǎng)絡(luò)的健壯性�？梢院蚆etro系列設(shè)備構(gòu)建統(tǒng)一的MSTP平臺，可以提供靈活多變的業(yè)務(wù)承載能力和組網(wǎng)方案，可以做到設(shè)備全程全網(wǎng)的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)端到端的調(diào)度及生成。在硬件方面，采用了一切為客戶化著想的客戶化設(shè)計。OSN系列設(shè)備是高性價比的系列化平臺，優(yōu)越的可擴展性最大程度地保護了用戶投資，業(yè)務(wù)板件完全兼容，構(gòu)成統(tǒng)一平臺；2.5Gbit/s系統(tǒng)可平滑升級到10 Gbit/s系統(tǒng)，STM-1/STM-4可平滑升級到2.5 Gbit/s系統(tǒng)；并具有體積小，功耗低；免調(diào)測，光模塊可現(xiàn)場插拔；光功率檢測，軟件包加載等豐富的維護功能。這樣既減少了投資，又降低了維護難度，節(jié)省了維護成本。采用多ADM設(shè)計，可進行大容量高低階的調(diào)度。OSN3500/OSN2500/OSN 1500分別支持15/12/12個業(yè)務(wù)槽位，提供了強大的多業(yè)務(wù)接入、匯聚、調(diào)度能力，可應(yīng)用在接入層（如OSN1500與OSN2500）、匯聚層（如OSN3500）、骨干層（如OSN7500與OSN9500）。

（2）智能特性的引入

支持光纖和業(yè)務(wù)鏈路自動發(fā)現(xiàn)，當(dāng)全網(wǎng)光纖連接正確后，網(wǎng)管能夠自動搜索到光纖，并且一次性創(chuàng)建好所有光纖鏈路。自動發(fā)現(xiàn)鏈路拓撲，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端的快速配置（SPC/SC），縮短業(yè)務(wù)建立時間，實現(xiàn)帶寬動態(tài)申請和釋放；路徑恢復(fù)/鏈路保護的Mesh重路由方式，增強網(wǎng)絡(luò)的生存性，提高帶寬利用率；可恢復(fù)式重路由設(shè)計，利于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化；Bridge &　Roll實現(xiàn)的實時業(yè)務(wù)等級/業(yè)務(wù)路徑調(diào)整，方便網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)向動態(tài)網(wǎng)絡(luò)（業(yè)務(wù)）的在線轉(zhuǎn)換，避免網(wǎng)絡(luò)升級/業(yè)務(wù)升級帶來的網(wǎng)絡(luò)動蕩；采用流量工程技術(shù)避免以往人工規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)缺乏全網(wǎng)概念，網(wǎng)絡(luò)容易出現(xiàn)鏈路資源緊張的缺點，使全網(wǎng)流量均衡化，便于今后業(yè)務(wù)的增加和擴展提供差異化的服務(wù)等級。

（3）波分復(fù)用特性擴展

OSN系列產(chǎn)品OSN3500、OSN2500和OSN1500均可以通過增加光分插復(fù)用板（OADM）和波長轉(zhuǎn)換板實現(xiàn)波分復(fù)用，解決部分地區(qū)光纖資源不足及大顆粒數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳送等問題，并且可提供鏈型或者環(huán)型組網(wǎng)，還可實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換板板內(nèi)保護和轉(zhuǎn)換板之間的保護，網(wǎng)絡(luò)安全性非常高。

3、解決方案

（1）OSN系統(tǒng)功能

OSN智能光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要為京滬高速公路沿線設(shè)施之間的語音業(yè)務(wù)和收費、監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、圖像、控制信號等提供傳輸通道，同時，還需滿足聯(lián)網(wǎng)收費和組建一個全省通信網(wǎng)的要求，與石黃、滄黃、津汕和保滄（2路在建）等相鄰路段的SDH傳輸系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，并預(yù)留河北省與天津市、山東省等相鄰省市實現(xiàn)省際聯(lián)網(wǎng)的接入條件（即提供STM-1或STM-4等級光接口板）。由此可見，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不僅要為收費、監(jiān)控、信息管理提供傳輸通道，更重要的是要滿足未來全省聯(lián)網(wǎng)，甚至是省際聯(lián)網(wǎng)的要求。那么對于未來網(wǎng)絡(luò)就必須要具備高度的智能化、自動化、寬帶化、SLA的要求。恰恰OSN設(shè)備就可以很好地滿足這樣的需求。比如：Mesh組網(wǎng)的靈活接入，加上拓撲自動發(fā)現(xiàn)，將使網(wǎng)絡(luò)的擴展更簡單、更安全；流量控制工程，可為省中心、路中心、路段收費站提供差異化的服務(wù)。

（2）OSN系統(tǒng)組網(wǎng)

京滬高速公路下設(shè)1個通信中心和13個無人通信站。本路段通信網(wǎng)絡(luò)采用SDH光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（由ADM設(shè)備、REG光中繼器、網(wǎng)管設(shè)備和單模光纖組成）與綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)（由OLT（光線路終端）、ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）、網(wǎng)管設(shè)備和單模光纖組成）相結(jié)合的組網(wǎng)方式，其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如圖1所示。

圖1　京滬高速公路OSN系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（3）OSN系統(tǒng)配置

●Optix OSN3500/2500 ADM分插復(fù)用設(shè)備

依據(jù)河北省聯(lián)網(wǎng)收費和組建全省通信網(wǎng)實施規(guī)劃的具體要求，并結(jié)合本路段及相鄰節(jié)點2 Mbit/s業(yè)務(wù)對傳輸通道的實際需求，本方案在滄州通信中心設(shè)1套Optix OSN 3500光網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，按STM-4等級的ADM配置，并建立1+1復(fù)用段保護鏈。

同時，考慮到與三片區(qū)（秦皇島）聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，在青縣主線站設(shè)1個ADM節(jié)點，但因該節(jié)點分下/插入業(yè)務(wù)容量有限，故選用1套Optix OSN 2500光網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，并相應(yīng)減少光/電接口等板件的冗余配置，從而可適當(dāng)減少工程投資。

此外，鑒于近期與山東省實現(xiàn)“省際聯(lián)網(wǎng)”的可能性不大，故在吳橋主線站未做ADM或REG設(shè)備配置，但是光通道已實施貫通。

●Optix OSN1500 SDH傳輸設(shè)備。

在綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)實施組網(wǎng)時，首要是考慮設(shè)備資源的兼容性，比如業(yè)務(wù)單板能否可實現(xiàn)混插、網(wǎng)管能否軟件兼容等，從而保證同一系列產(chǎn)品的“無縫”結(jié)合；其次是考慮設(shè)備整體外觀風(fēng)格的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，本方案選用了Optix OSN 1500型產(chǎn)品作為綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)置SDH傳輸設(shè)備。

從總體上來說，OSN 3500/2500/1500系列產(chǎn)品都是基于智能光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，采用大容量、通用化平臺設(shè)計，可實現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)向Mesh智能形態(tài)演進，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能與業(yè)務(wù)智能，提供多層次、多服務(wù)種類的新業(yè)務(wù)，并與傳統(tǒng)SDH、MSTP網(wǎng)絡(luò)保持兼容，融SDH、PDH、Ethernet、WDM、ATM、ESCON、FC/FICON、DVB-ASI、RPR等技術(shù)為一體，便于統(tǒng)一組網(wǎng)和集中網(wǎng)管，從而使組建的通信系統(tǒng)更具備一致性、完整性和擴展性。

（4）網(wǎng)絡(luò)保護與自愈

在通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用實踐中，一個突出問題就是如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)保護，確保系統(tǒng)正常運行。本方案采用的方法是利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間預(yù)先分配冗余線路實施保護和組建自愈環(huán)。這樣當(dāng)未來Mesh網(wǎng)真正建立起來的時候，可根據(jù)需求，自動轉(zhuǎn)換成金級或其它級別的業(yè)務(wù)，并做到無損傷轉(zhuǎn)換。

對于光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)，采用4芯光纖組建1+1通道保護鏈。如圖2所示。正常運行時，A、B、C、D 4站的主用通道（W）工作、備用通道（P）處于熱備狀態(tài)，當(dāng)某一個站的主用通道中斷時自動切換到備用通道工作，主用通道恢復(fù)后再倒回。

圖2　4纖1+1通道保護鏈

綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)采用2芯光纖隔站成環(huán)組建保護網(wǎng)。如圖3所示。正常運行時，A、B、C、D 4站的光路為A-C-B-D-A，當(dāng)A、B兩站光纖發(fā)生中斷時，B站與A站的光路為B-D-A。因自愈環(huán)無需人為干預(yù)，可在極短的時間內(nèi)自動恢復(fù)通信功能，人為感覺不到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過故障，做到了業(yè)務(wù)無中斷倒換。

圖3　2纖隔站成環(huán)通道保護

（5）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)

由于通信網(wǎng)絡(luò)具有高可用度，故不可避免地存在脆弱性，因此，加強網(wǎng)絡(luò)各個層次和設(shè)備的管理，也是提高信息傳輸服務(wù)質(zhì)量和降低維護成本的主要手段。

本方案在滄州通信中心設(shè)置了1套華為iManager T2000網(wǎng)管系統(tǒng)，完成對本路段Optix OSN 3500/2500/1500系列傳輸設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理。同時，設(shè)置了1套iManager N2000網(wǎng)管系統(tǒng)，完成綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)系統(tǒng)中的HONET-FA16設(shè)備、電源設(shè)備以及C&C08程控數(shù)字交換機的維護管理，從而實現(xiàn)了真正意義上的“三網(wǎng)合一”集中管理。