高速公路通信系統全IP通信設計與應用

陳宏溪

摘 要：高速公路通信系統屬于綜合平臺，主要用于承載高速公路的語音、圖像、數據等業務，在高速公路運行管理中發揮著積極作用。伴隨信息技術不斷發展，高速公路通信系統的功能也更為完善，本文主要對全IP通信設計與應用進行研究。

關鍵詞：高速公路；通信系統；全IP通信

通信系統、收費系統以及監控系統是高速公路機電系統的三大構成部分，其中通信系統為業務聯絡、辦公自動化、會議電視等提供了傳輸平臺，通常由數字程控交換系統、光纖數字傳輸系統、圖像傳輸系統等組成。以IP結構為基礎的高速公路通信系統，合理控制功能重疊，降低網管復雜性，具有較高的傳輸效率。因此在全IP通信設計的過程中，應嚴格遵循相關標準及要求，融合各類網絡信息數據，確保通信系統正常高效運行，優化高速公路運行管理水平。

1 高速公路通信系統發展現狀

伴隨國民經濟發展速度的不斷加快，對于高速公路建設投入逐漸增大，目前我國高速公路總里程已經突破13萬km，處于快速發展時期，與此同時，通信系統作為重要配套設施也日益完善。根據聯網規劃，省通信總中心、通信分中心、通信站是通信系統中的三級管理體制。現階段，高速公路通信網大多基于SDH，部分采用早期的PDH運行，通信設備主要以華為、中興或烽火為主，結合高速公路工程實際情況，形成相應的干線網，數據傳輸平臺通過兩纖雙向復用環、通道保護自愈環等實現，傳輸速率等級基本在STM-4，數據傳送量大的路段可達STM-16。近年來通信技術更新較快，在通信系統中的應用呈現出復雜性特征，常見的高速公路通信網絡有：PDH通信網絡、ATM通信網絡、SDH通信網絡等，在具體應用中，高速公路通信系統還存在一定不足之處。

1、通信網絡復雜化。高速公路通信系統主要是提供電話、傳真、圖像以技術傳輸服務，構建實時、高速的數據傳輸平臺，為管理、監控、收費等部門之間的信息交換服務。基于此，為便于網絡優化與擴展，通信系統應具有中心交換大容量、一次轉接、網絡組織路段化等特征，面向全路網提供綜合業務，以降低網絡綜合成本，并為其預留一定的發展空間。現階段通信網絡中存在管理復雜、可拓展性差等問題，無法滿足通信系統發展需求。

2、傳輸網絡寬帶不足。交換機之間數字通道主要是由傳輸網提供，綜合考慮交換機應用的實際情況，干線傳輸網上的傳輸速率等級應相對較大，邊緣網傳輸速率可適當降低，并且具有較強的網管能力，確保傳輸通道的安全運行。由于技術因素的限制，傳輸寬帶利用能力有待提升，尚未實現大等級傳輸速率的優化。

3、接入網絡可拓展性有待提升。“標準性、安全性、容錯性、可管理性”是高速公路接入網絡應遵循的主要原則，宜采用光纖接入方式，不僅能夠加強主干網協議互通，促使綜合業務處理能力得以有效提升，拓展交換容量及服務半徑。在現有的通信系統中，由于應用集成的缺乏，數據歸類存儲與管理尚不完善，難以滿足高速公路發展需求。

由此提出了基于全IP結構的高速公路通信系統，該系統體系結構簡單直接，省去中間的復雜層系結構，減少網絡設備，降低網絡配置的復雜性。同時該通信系統應用波分復用光網絡技術，相較于傳統電路交換網而言，其成本降低1—2個量級。在全IP通信設計階段，應綜合考慮高速公路通信系統的設計目標，滿足各站點之間的語音通信、監控系統、收費系統、會議電視系統等的需求，確保通信系統正常高效運行，提升高速公路運行服務水平。

2 高速公路通信系統全IP通信設計與應用

在高速公路通信系統全IP通信設計階段，應結合工程實際情況制定相應設計方案，不僅要將設計成本控制在合理范圍內，還應分析下一代網絡形成趨勢，提升數據、圖像、語音等傳輸速度，同時明確高速公路系統功能需求，提高通信系統的綜合性，為高速公路管理工作提供高效傳輸平臺，其設計要點如下：

1、以太網傳輸設計

（1）現有高速公路通信系統中，除電話系統外，通常采用光纖數字傳輸網的以太網通道實現其他數據傳輸，在全IP通信設計中，構建起太環網進行數據傳輸。將太環網應用之各節點通信站，利用光口之間的連接形成1000M環網，占用4芯光纖，同時接入點部分構建業務應用子網，采用2層或3層交換機，用虛擬局域網劃分各子網，確保高速公路機電系統中不同業務需求得以滿足。同時將網管軟件配置在全IP通信結構中，確保網管軟件具有強大功能，便于后期網絡管理，實現全網設備管理。

（2）以太網接入方式與全IP結構相契合，合理優化數據傳輸速率，提高通信系統的穩定性，在擴拓展性、性價比方面具有獨特優勢，與下一代網絡發展方向保持一致，同時隨著技術水平的不斷提高，MAC地址儲存、LAN交換也取得較大進展，大幅擴展以太網傳輸距離，更好的為通信系統服務，其幀結構如表1所示。以太網的應用實現了網絡互聯互通，同時具有良好的容錯能力，可有效控制單點故障，避免由此引發系統性災難。

2、交換機配置設計

在各通信站點中應配置相應的交換機，其主要目的是承載各類業務應用，根據實際情況將其劃分為獨立的VLAN，由于網管業務的復雜性，應單獨占用一個VLAN，將VLAN100接入網管計算機，實現對系統內全部計算機的訪問。以省聯網通信業務需求為依據進行VLAN劃分，分為監控VLAN、收費VLAN、會議VLAN等。綜合考慮網絡管理與運行安全，應根據相關標準要求安全設置訪問權限，VLAN訪問權限可通過ACL設置，以保證網絡的安全性和可用性，諸如在收費網絡系統設置流量限制；電話業務中設置QOS等。為加強分中心與其他等級管理通信中心的信息溝通與共享，可借助路由器設置中心互通VLAN，充分發揮其在廣播控制、網絡監督管理、寬帶利用等方面的積極作用。

3、軟交換系統設計

現階段軟件換網絡是電信核心網的主流系統，在不同承載網絡上通過承載與控制，形成以軟交換技術為核心的網絡。傳統交換網絡以封閉架構為主，開放程度不足，而軟交換技術的控制核心相對集中，利用通用協議及開放接口構建起的網絡架構，具有良好的開放性且成本投入低，進而大幅提升業務部署能力。在全IP通信設計中，將程控交換機系統更改為軟交換系統，升級通信系統中的電話業務，不僅滿足數據傳輸的要求，同時支持更多功能。軟交換服務器運行軟件設置在通信分中心，包括交換軟件、計費軟件，采用語音網關連接其他業務電話，為實現與省中心聯網還應配置中繼網管。總體而言，在一個通信分中心站點，需配置一臺信令轉換設備、一臺中繼網關以及相關服務器，保證通信系統內各項業務正常開展。

3 結束語

綜上所述，伴隨國民經濟發展水平不斷提高，我國高速公路建設處于快速發展時期，迫切需要完善相關配套系統，提升高速公路運行管理水平。通信系統為高速公路收費、監控、數字電視等業務提供了高效傳輸平臺，近年來高速公路規模逐漸擴大，對于通信系統也提供了更高的要求。現階段我國高速公路通信系統中還存在一定的不足之處，由此提出了全IP通信設計，構建起相應的太環網進行數據信息傳輸，加強軟交換系統及交換機的配置設計，優化通信系統的傳輸速率，確保各項業務正常展開。

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