福建高速公路廈門監控中心 何一峰
高速公路通信系統是高速公路建設中的重要配套項目和基礎設施組成部分，它為高速公路各級部門的運營、管理以及沿線設立的收費、監控系統提供話音、數據和圖像的傳輸，是實現高速公路快速、安全、高效運行的重要保障。
一、網絡的規劃原則
（一）高速公路通信網的規劃應符合我國通信技術、政策的規定，符合我國現行國標和交通部行業標準、規范的要求。
（二）高速公路通信網應統一規劃、實施和統一管理。根據高速公路建設和開通運營的進程，應實現全省統籌安排，分路分期實施以及逐步全省聯網的原則。省級高速公路網應充分考慮地區和各路段的業務要求，地區和全路段應服從省網總體規劃的要求，省網應為交通部全國通信聯網和與相鄰省際聯網預留必要的光纖、電路和接口。
（三）高速公路通信網建設規模應立足于公路專網業務需求。主要為高速公路收費系統、監控系統和道路運營管理服務。網絡系統容量應滿足近期需求并預留一定余量，在主要干線和瓶徑路由應適當擴大系統容量。充分考慮當今通信技術迅速發展的趨勢，網絡系統設計應采用模塊化結構，可以平滑升級，系統應具有可擴展性。
（四）高速公路通信網建設標準應立足于高科技或高技術平臺，主要采用光纖數字傳輸和數字程控交換機等先進技術。省高速公路通信專網應建設為集話音、數據、圖象和文本等綜合業務和網絡自動管理的綜合通信網，根據現代通信技術發展，再逐步建成寬帶綜合業務數字網。
二、網絡業務量分析
省級高速公路專用通信網業務內容如下：
（一）為全省高速公路各級管理部門（包括省中心、分中心、服務區、隧道管理隊、停車區、養護工區等）相互間以及與公用網間提供不間斷的電話、傳真、數據和圖象傳輸的服務；（二）為高速公路收費系統和監控系統提供專用、實時、數字、高速和高可靠性的數據傳輸平臺；（三）為高速公路收費系統和監控系統提供傳輸通道；（四）為行駛在高速公路上車輛的司乘人員和道路管理、巡邏人員提供緊急電話通信業務；（五）為全省高速公路組織電話會議提供服務；（六）為全省高速公路組織召開會議電視提供平臺。另外高速公路專網電信業務量主要按用戶目前實際需求或按未來10~15年遠期需求進行設計。
高速公路通信常用接口類型有：（1）電話系統接口包括2/4線音頻接口、模擬環路中繼接口、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低頻數據接口；（3）n*64kbit/s、2Mbit/s G.703以及2Mbit/s V.35高速數據接口；（4）視頻接口，包括模擬視頻接口和2Mbit/s壓縮視頻接口。
三、網絡總體設計方案
我們把高速公路通信網選擇網絡技術的重點集中在兩個方面：網絡的傳輸、接入技術和交換技術。對現有的各種適用技術進行綜合比較，并結合最新發展的通信技術及高速公路的實際情況來構建高速公路通信網。
（一）高速公路通信網的傳輸和接入
1. 省級干線傳輸
首先，我們必須關注整個通信領域目前的技術狀況和發展趨勢。目前在通信領域關于SDH、ATM和寬帶IP等技術的爭論比較激烈，各專網對此也評價不一。這種爭論的根源在于Internet的迅速普及和所有的業務都將基于IP，即所謂的everything on IP，而承載IP的有SDH、ATM和寬帶IP三種技術，從性能、價格和發展趨勢綜合考慮，目前寬帶IP是首要選擇。那么，高速公路聯網是否也必須采用寬帶IP呢？首先，高速公路通信系統屬于專用網，必須針對其業務接入特點來設計相應的通信系統。通過上述業務類型分析，我們不難看出，除收費計算機網絡基于IP外，其它業務非IP業務居多，并且總的業務量相對較小。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網的使用。其實就高速公路特點而言，收費是頭等大事，為此，收費數據的準確性及可靠性應擺在第一位。其次才是圖像等其他業務。那么，究竟選用SDH或ATM呢？下面我們對IP over SDH及IP over ATM進行一下比較。
（1）IP over ATM
IP協議利用ATM端口速率高、吞吐量大、時延小以及面向連接等特點，保證其服務質量和可靠性，滿足實時多媒體業務的要求。這樣，IP協議將可利用ATM的QoS機制保證網絡服務質量，網絡具有很好的可擴充性和靈活性，并支持多種業務，有很好的網絡流量管理和控制性能。然而該網絡的缺點是傳輸效率低，網絡體系結構復雜且重復，網絡管理復雜，不太適合用于超大型IP骨干網。
（2）IP over SDH
IP數據包通過采用PPP協議映射到SDH幀結構中，按STM-N速率傳輸。這樣可以在骨干網上快速傳輸多媒體業務，有效利用現有網絡結構。其優點是簡化網絡結構，提高數據傳輸效率。可以充分利用SDH技術的優點，兼容各種不同技術和標準實現全球互聯網，有利于實現IP多點廣播技術。但是該網絡不支持VPN和電路仿真。
根據SDH傳輸網在國內的建設現狀情況，“九五”期間建設的25條（總長34萬公里）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”的格型網狀格局，覆蓋全國省會以上城市和70%的地市，全國大體形成SDH傳輸網。實踐也證明，IP over SDH將是傳輸網的發展趨勢，其可靠性及穩定性是有保證的。ATM相比SDH主要有以下劣勢：其一就是其價位偏高；其二就是ATM認同度底，現在通信界人士普遍對其持觀望態度，廠家基本上已不對其進行研發及生產。綜上所述，從價格、發展趨勢來看，ATM比SDH并沒有優勢可言，目前的最佳選擇應是SDH。廣播電視國家級基礎干線網就選擇了SDH技術，數據業務選擇IP over SDH。那么，如果高速公路通信網采用SDH后，分中心的業務如何接入，也就是如何把單個高速公路SDH環路與高層的省內SDH環路連接？這個問題比較復雜，原因在于目前高速公路通信系統使用不同廠家的SDH通信設備，這些設備在進行直接互連時， 省中心無法進行統一網管。而要統一網管，必須要各設備廠家開放源代碼，進行二次開發。為此，統一網管顯然是不可能的。幸運的是，目前大部分省公路通信系統已投入使用的路段并不多，在今后全省統一規劃后，使用同一廠家的產品即可統一網管，至于單獨的一到二家傳輸設備可單獨建立網管，為此，有可能在省公路通信中心有二到三套傳輸網管。其實，這并不妨礙大局，問題就在于根據國家《招投標法》的規定，全省高速公路的通信傳輸系統由同一廠家來提供是很難做到的。既然統一網管是必要的，那么我們不妨在國家《招投標法》的規定上，在標書中加上“傳輸系統應能實現全省統一網管”這一條，問題就解決了。
2. 高速公路通信網（單條高速公路通信系統）的接入
事實上，在主干網確定用SDH前提下，高速公路基層用戶點有收費站、服務區、停車區、養護工區和隧道管理隊等。各路段的全部基層用戶業務均要求匯集至本路段的通信分中心。基層用戶業務接入會有三種方案：
（1）在干線傳輸路由上各基層用戶業務點增設無人光通信站，各無人站均配置與干線傳輸相同速率的ADM設備，在各無人站與有人站之間配置PCM集群設備，為用戶提供應用通路。該方案是早期通信網用戶接入的傳統解決方案，它的主要問題是配置ADM設備的站數多、站距小、工程投資高以及干線傳輸和基層用戶業務傳輸公用一個系統，系統安全性差，基層用戶業務占用干線長途通道而導致信道利用率低。出現上述問題就在于高速公路通信系統是一個專網通信系統，而標準SDH是針對電信網設計的標準SDH技術，提供的業務接入一般是E1、E2，甚至更高，不會直接提供視頻、低速數據和LAN接口。
（2）干線傳輸系統中有人站設ADM，在各基層用戶業務點增設無人光通信站，各無人站與有人站之間開通用戶環路載波機系統，為用戶提供應用通路。用戶環路載波機系統常用于干線傳輸系統的伸長，為分散的遠端用戶提供通道。然而，用戶環路載波設備為非標準設備，接口不豐富，網管能力也比較差。
（3）在有人站和無人站配置光纖綜合業務接入網設備，為用戶提供技術先進、標準化程度高、接口豐富以及網管能力強的用戶通道。光纖綜合業務接入網主要優點是：接入網主要完成復用、交叉連接和傳輸等功能，采用光（電）合一結構，減少了網絡層次；提供開放的V5標準接口，可實現與任何種類的交換機設備進行連接；能提供各種綜合業務，包括話音、數據業務和視像業務等，具有豐富的接口功能；具有靈活的集線比，可以節省硬件設備；信道可以動態分配使用；組網能力強，可組建環型、星型、鏈、樹等多種靈活的網絡；硬件對環境的適用能力強，遠端設備可在惡劣環境條件下應用；具有較全面的網管系統；符合國際電聯和我國國標規范要求；系統投資較省，經綜合技術、經濟比較，基層用戶系統應優選光纖綜合業務接入網。
（二）高速公路通信的網絡交換
在當今信息化世界存在著兩種主要通信網：公用電話交換網PSTN和因特網。PSTN基于電路交換，是一種低時延、固定帶寬的網絡，能夠為大規模網絡應用提供非常高的服務質量和先進的話音服務。PSTN中的數據業務，如傳真、電子郵件等也是通過電路連接傳輸的。因特網主要基于包交換，可以提供非常靈活的數據業務，但它是時延和帶寬可變的網絡，因此服務質量沒有保證。事實上，在我們前面提及的傳輸網選用SDH平臺時，就已決定可選的交換模式有兩種：其一就是仍沿用傳統的電路交換型交換機；其二就是采用ATM over SDH，即采用ATM交換機。由于ATM交換機在產生之初，它就提供155Mbit/s和622Mbit/s的高速連接，以及對多服務QoS的支持，在當時還沒有其它技術與之相比，因此轟動一時。但是很快出現了基于ASIC芯片的IP分組路由交換技術，直接對IP分組進行高速交換和路由，使ATM天生不足的缺陷暴露出來。一是ATM技術太復雜，配置和管理難度很大；二是價格太高，622Mbit/s的ATM斷口 1000Mbit/s比以太網端口價格高出很多；三是ATM在傳送IP時，要將分組拆成信元發送，效率只有80%左右；四是ATM不支持IP MULTICAST，ATM論壇至今沒有支持IP MULTICAST的標準。這些缺陷使ATM在與IP分組路由交換技術的競爭中，陷于被動境地。或許有人就使用IP交換機，其實在傳輸部分，我們已提及選用寬帶IP在高速公路目前并不適用。主要原因是用戶太少。綜上所述，在高速公路通信網中選用IP交換機，就好象是殺雞用牛刀；而選用ATM交換機，那也將是用沒有任何發展趨勢的技術武裝高速公路通信，且耗資大。針對高速公路專網電信業務量主要按用戶目前實際需求，并按10~15年遠期需求估算，選用電路交換型交換機比較適合。
