智能光网络在高速公路通信中的应用

1、通信网络的现状及建设背景

京沪高速公路（河北段）作为104国道与河北省高速公路网的重要组成部分，其通信系统不仅负责本高速公路的数据、语音和视频通信，同时也为河北全省的联网收费和全省通信网的建立奠定了基础。

早在2002年，京沪高速公路就组建开通了第一套通信系统，其中光纤数字传输系统采用广州西门子公司生产的SMA series2第2代同步复用器，传输速率为622 Mbit/s；综合业务接入网系统采用台湾荣群电讯股份有限公司生产的ULC-1000AN（OLT、ONU）设备，传输速率为155 Mbit/s。

近几年来，为适应宽带数据、NGN、3G等综合业务对传送网的生存性、扩展性的发展要求，以及全省联网收费和全省通信网建设的现实需求，河北省大部分新建或改造高速路段均采用华为公司的Optix Mertro 3000/2050/1000系列设备搭建SDH传输系统，从而建设起一个技术先进、融合性强、高效能的传输平台。因此，为实现与相邻路段的"无缝"连接和全省网络层的集中管理，对京沪高速公路现有通信系统进行技术改造势在必行。

2、OSN智能光网络设备的特点

OSN智能光网络设备是深圳华为公司于2003年10月推出的基于ASON的MSTP（Multi-Service Transmission Platform）平台，是一款面向未来的设备。最终可实现光网络与客户层整个网络端到端的快速业务服务和动态带宽管理，全网智能化：支持端到端的业务配置；支持光纤和业务链路的自动发现；支持Mesh组网保护，增强了网络的生存性；支持差异化服务，可根据客户层信号的业务等级决定所需要的保护等级支持流量工程控制，网络可根据客户层的业务需求，实时动态地调整网络的逻辑拓扑，实现了网络资源的最佳配置。它既是传统SDH业务的继承，又是传统SDH业务的发展。因此，它完全可以与现有网络中的设备共同组网，既减少了投资，又实现了网络智能化发展的要求，主要体现在以下几个方面。

（1）MSTP特性的继承

OSN系列产品继承了华为公司Metro系列产品持续领先的MSTP特性，包括GFP封装、全颗粒的虚级联和LCAS、MPLS以及RPR等，并且在有些方面还有所增强，例如可实现纯RPR组网，也可以与传统网络的组网方式共存，增强网络的健壮性。可以和Metro系列设备构建统一的MSTP平台，可以提供灵活多变的业务承载能力和组网方案，可以做到设备全程全网的统一管理和数据业务端到端的调度及生成。在硬件方面，采用了一切为客户化着想的客户化设计。OSN系列设备是高性价比的系列化平台，优越的可扩展性最大程度地保护了用户投资，业务板件完全兼容，构成统一平台；2.5Gbit/s系统可平滑升级到10 Gbit/s系统，STM-1/STM-4可平滑升级到2.5 Gbit/s系统；并具有体积小，功耗低；免调测，光模块可现场插拔；光功率检测，软件包加载等丰富的维护功能。这样既减少了投资，又降低了维护难度，节省了维护成本。采用多ADM设计，可进行大容量高低阶的调度。OSN3500/OSN2500/OSN 1500分别支持15/12/12个业务槽位，提供了强大的多业务接入、汇聚、调度能力，可应用在接入层（如OSN1500与OSN2500）、汇聚层（如OSN3500）、骨干层（如OSN7500与OSN9500）。

（2）智能特性的引入

支持光纤和业务链路自动发现，当全网光纤连接正确后，网管能够自动搜索到光纤，并且一次性创建好所有光纤链路。自动发现链路拓扑，可实现业务端到端的快速配置（SPC/SC），缩短业务建立时间，实现带宽动态申请和释放；路径恢复/链路保护的Mesh重路由方式，增强网络的生存性，提高带宽利用率；可恢复式重路由设计，利于网络优化；Bridge &　Roll实现的实时业务等级/业务路径调整，方便网络规划；静态网络向动态网络（业务）的在线转换，避免网络升级/业务升级带来的网络动荡；采用流量工程技术避免以往人工规划的网络缺乏全网概念，网络容易出现链路资源紧张的缺点，使全网流量均衡化，便于今后业务的增加和扩展提供差异化的服务等级。

（3）波分复用特性扩展

OSN系列产品OSN3500、OSN2500和OSN1500均可以通过增加光分插复用板（OADM）和波长转换板实现波分复用，解决部分地区光纤资源不足及大颗粒数据业务传送等问题，并且可提供链型或者环型组网，还可实现波长转换板板内保护和转换板之间的保护，网络安全性非常高。

3、解决方案

（1）OSN系统功能

OSN智能光网络系统要为京沪高速公路沿线设施之间的语音业务和收费、监控系统的数据、图像、控制信号等提供传输通道，同时，还需满足联网收费和组建一个全省通信网的要求，与石黄、沧黄、津汕和保沧（2路在建）等相邻路段的SDH传输系统联网，并预留河北省与天津市、山东省等相邻省市实现省际联网的接入条件（即提供STM-1或STM-4等级光接口板）。由此可见，现有网络不仅要为收费、监控、信息管理提供传输通道，更重要的是要满足未来全省联网，甚至是省际联网的要求。那么对于未来网络就必须要具备高度的智能化、自动化、宽带化、SLA的要求。恰恰OSN设备就可以很好地满足这样的需求。比如：Mesh组网的灵活接入，加上拓扑自动发现，将使网络的扩展更简单、更安全；流量控制工程，可为省中心、路中心、路段收费站提供差异化的服务。

（2）OSN系统组网

京沪高速公路下设1个通信中心和13个无人通信站。本路段通信网络采用SDH光纤数字传输系统（由ADM设备、REG光中继器、网管设备和单模光纤组成）与综合业务接入网系统（由OLT（光线路终端）、ONU（光网络单元）、网管设备和单模光纤组成）相结合的组网方式，其网络构成如图1所示。

图1　京沪高速公路OSN系统网络结构

（3）OSN系统配置

●Optix OSN3500/2500 ADM分插复用设备

依据河北省联网收费和组建全省通信网实施规划的具体要求，并结合本路段及相邻节点2 Mbit/s业务对传输通道的实际需求，本方案在沧州通信中心设1套Optix OSN 3500光网络传输设备，按STM-4等级的ADM配置，并建立1+1复用段保护链。

同时，考虑到与三片区（秦皇岛）联网的业务需求，在青县主线站设1个ADM节点，但因该节点分下/插入业务容量有限，故选用1套Optix OSN 2500光网络传输设备，并相应减少光/电接口等板件的冗余配置，从而可适当减少工程投资。

此外，鉴于近期与山东省实现"省际联网"的可能性不大，故在吴桥主线站未做ADM或REG设备配置，但是光通道已实施贯通。

●Optix OSN1500 SDH传输设备。

在综合业务接入网系统实施组网时，首要是考虑设备资源的兼容性，比如业务单板能否可实现混插、网管能否软件兼容等，从而保证同一系列产品的"无缝"结合；其次是考虑设备整体外观风格的统一和协调，本方案选用了Optix OSN 1500型产品作为综合业务接入网系统内置SDH传输设备。

从总体上来说，OSN 3500/2500/1500系列产品都是基于智能光网络设计的，采用大容量、通用化平台设计，可实现传统网络形态向Mesh智能形态演进，实现网络智能与业务智能，提供多层次、多服务种类的新业务，并与传统SDH、MSTP网络保持兼容，融SDH、PDH、Ethernet、WDM、ATM、ESCON、FC/FICON、DVB-ASI、RPR等技术为一体，便于统一组网和集中网管，从而使组建的通信系统更具备一致性、完整性和扩展性。

（4）网络保护与自愈

在通信网络的应用实践中，一个突出问题就是如何实现网络保护，确保系统正常运行。本方案采用的方法是利用网络节点间预先分配冗余线路实施保护和组建自愈环。这样当未来Mesh网真正建立起来的时候，可根据需求，自动转换成金级或其它级别的业务，并做到无损伤转换。

对于光纤数字传输系统，采用4芯光纤组建1+1通道保护链。如图2所示。正常运行时，A、B、C、D 4站的主用通道（W）工作、备用通道（P）处于热备状态，当某一个站的主用通道中断时自动切换到备用通道工作，主用通道恢复后再倒回。

图2　4纤1+1通道保护链

综合业务接入网系统采用2芯光纤隔站成环组建保护网。如图3所示。正常运行时，A、B、C、D 4站的光路为A-C-B-D-A，当A、B两站光纤发生中断时，B站与A站的光路为B-D-A。因自愈环无需人为干预，可在极短的时间内自动恢复通信功能，人为感觉不到网络出现过故障，做到了业务无中断倒换。

图3　2纤隔站成环通道保护

（5）网络管理系统

由于通信网络具有高可用度，故不可避免地存在脆弱性，因此，加强网络各个层次和设备的管理，也是提高信息传输服务质量和降低维护成本的主要手段。

本方案在沧州通信中心设置了1套华为iManager T2000网管系统，完成对本路段Optix OSN 3500/2500/1500系列传输设备的网络管理。同时，设置了1套iManager N2000网管系统，完成综合业务接入网系统中的HONET-FA16设备、电源设备以及C&C08程控数字交换机的维护管理，从而实现了真正意义上的"三网合一"集中管理。