公路調度自動化中的光纖通信技術研究

聶志敏

（江西路通科技有限公司，江西 南昌 330008）

0 引言

公路調度作為系統性的一項工作，公路調度系統運行穩定性直接影響到車輛的正常通行。就目前現狀而言，公路調度系統還有待完善的地方，因此在公路調度系統構建的過程需要將光纖通信技術應用到實踐中，以保證相關的信息能夠及時得到反饋，達到公路調度自動化運行的要求，從而給公路調度工作開展奠定基礎。

1 光纖通信技術對公路運營的意義

公路作為重要交通基礎設施，是人們生活的根本保障，尤其是高速公路，已經成為現代社會必不可少的設施。

近年來我國一直在加大力度進行高速公路建設，發布一系列的政策措施，提供有利條件，促使我國高速公路建設加速進行。在高速公路建設規劃中，明確以首都為核心建設輻射狀高速公路7 條，再分別建設9 條南北走向的高速公路以及18 條東西走向高速公路，形成完整的高速公路交通網絡體系。隨著我國高速不斷建設，最終會構建形成總里程超過8.5 萬km的網狀高速公路項目。

高速公路建設日益完善，交通擁堵的問題卻不能忽視，這對我國的經濟與社會發展產生不利的影響，所以必須解決這些問題，才能推動我國經濟與社會全面、高速發展。總結國外高速公路管理經驗發現，將光纖通信技術應用到高速公路調動領域，可以提高其協調性，解決高速公路運營中的問題，規避擁堵，提高交通通行的質量和效率。

光纖通信被研發和應用后，進入人們生活中，隨著研發不斷的深入，傳輸速度以指數形式增長，不僅促進了光纖通信技術的發展，在其他領域，乃至對人們的生活都產生巨大的影響。

與此同時，現代信息技術高速發展，高速公路建設擴大，通信領域的融合，將不斷實現智能化、數字化轉變，大幅提升公路調度管理的水平。基于此，本文以目前我國的公路調度自動化中光纖通信技術為研究對象，分析研究未來發展趨勢，希望對我國高速公路事業發展產生積極的意義。

2 光纖通信技術概述

2.1 光纖的定義

光纖是光導纖維的簡稱，是固定的傳輸介質類型。外觀呈圓柱形，主要組成部分是纖芯、包覆層、涂覆層、保護套等。在光纖系統內，纖芯、包覆層是重要的功能性部件，組成元素為石英，還有部分其他物質存在，光波的主要傳輸通道就是纖芯。包覆層是保護纖芯的物質，是提高傳輸速度和效率的關鍵性結構部件，可以提高傳輸效果，預防發生信號損失的問題。

2.2 光纖通信的基本機理

光纖通信是利用載波作為基礎進行傳播的通信技術形式，載波的頻譜是高頻率的廣播。經多年運用，發現光纖通信的優勢非常明顯，如容量大、自重小、信號強、損耗低，占用空間小等，總體應用效果非常好。發送端的電端機通過接收、處理信號，形成復接數字的效果。光發送端機的作用是轉換數字化信號，直接把電信號轉化為光信號，然后將光信號通過信道傳輸。光接收端機的任務是把信道中的光信號再轉化為電信號，最后接收一側位置上的電端機形成電信號，并進行電信號分析、歸納以及總結，最終實現信號的傳輸和使用。

3 傳送網中的光纖通信技術

3.1 從DWDM 到OTN

密集波分復用（DWDM）為光載波合成、分離方面應用，該技術把光纖傳輸中損耗降低的情況轉化為多個單獨通道，再應用光合成波器將多個通道合成一路，最后實現光分波器的光載波分離處理，以提高傳輸速度，快速到達接收端。該技術傳播速度可以達到40Gbps，波長復用數量達到160 波，傳輸距離在2000km 以上。DWDM 技術不斷向全光網絡（OTN）方向發展，技術水平日益提高，傳輸距離快速擴大，使用質量將進一步提升。

3.2 從ASON 到WSON

自動交換光網絡（ASON）技術的作用是提高光網絡傳輸平面與管理，實現平面有效控制。這一平面應用中，光傳輸網絡的作用極為重要。使用ASON 技術后，大幅度提升傳輸穩定性，也具備較高的智能化水平。在ASON 技術的應用中，突出了WDM 技術的優勢，還能進行技術改造和升級，從而擴大網絡系統的傳輸容量，大幅降低傳輸成本，經濟價值比較高。波長交換網絡（WSON）是以平面開發技術為基礎，達到信號傳輸控制、鏈路管理、消除光層損傷的問題等目的，進一步提升傳輸效果。

3.3 從PTN 到IPRAN

分組傳送網（PTN）主要是把光傳輸的信號實現分組控制，利用分組作為單元實現信號的傳輸和控制，利用MSTP 以及MPLS 等技術優勢極為明顯。從實際應用效果分析，PTN 技術的應用效果非常的明顯，電信以太網業務使用最為廣泛。在具體使用中，PTN 分組通過使用QoS 技術得以實現，對復雜數據處理業務應用效果都非常顯。IPRAN 技術是城域網為了優化基站而選用的技術，路由技術是核心，并通過網絡連接達到通行效果。

4 光纖通信技術在高速公路調度系統中的應用

4.1 PDH 光纖通信技術的應用

當前通信術隨著科學技術不斷發展不斷進步，從技術方面展開分析，光纖通信技術劃分類型比較細致，高速公路通信系統應選擇最佳通信技術類型，提升公路調度自動化運營水平，保障交通通行正常運行。在公路調動系統內，PDH 光纖通信技術應用價值非常高，可及時消除安全隱患和漏洞、工作效率高、快速修復系統漏洞、提升系統通信安全性。但應用PDH光纖通信技術也有一定的不足，如版本比較多、兼容性不足、內部組成復雜、功能還有一定的欠缺等。

4.2 SDH 光纖通信在高速公路通信系統中的應用

目前高速公路管理中通信系統建設，使用SDH 光纖通信技術具備明顯的優勢，該技術以PDH 技術作為基礎，融入了新技術，實現全面性突破，從而提高通信管理水平，提升系統運營穩定性。目前高速公路調度自動化運營中，使用SDH 光纖通信技術可以構建完善的環網結構形式，其具備較高的自愈和保護能力，在信號受阻的條件下自動排除系統故障問題，通信質量和效果得到全面的提升。

較之PDH 光纖通信技術來說，SDH 光纖通信技術有如下優勢：

第一，網絡系統管理水平提升明顯；

第二，網絡傳輸速度提升明顯，匹配能力較強，在系統工作時實現互聯與共享；

第三，這是一種全新的網絡通信理論，即“自愈網”的建設，能夠及時發現信號中斷的情況，快速恢復正常運營的狀態；

第四，字節復接技術應用廣泛，信號簡化明顯，通信系統效果良好。

4.3 OTN 組網

根據我國的光纖通信研發和應用效果，在中心網絡結構系統內，OTN 組網是極為重要的一部分，其優點表現為以下兩點：

第一，采用剛性帶寬通道的形式，數據傳輸非常穩定，可以根據系統運營需要及時做出帶寬調整，滿足通道傳輸效率和質量的要求，擴展性良好；

第二，OTN 組網施工中，網絡延較小，通常可以忽略不計。

因此，以5G 網絡技術發展作為背景應用OTN 組網，能夠推動5G 網絡技術發展。

分析核心網組成架構形式，OTN 組網的作用是傳輸信號，實現網絡系統的控制。在OTN 組網內，各個網絡結構并不是固定的，以鏈形網絡結構作為基礎運營，綜合環形網絡形式，滿足不同條件下使用的需要。根據目前OTN 組網要求，在設計時應遵循如下要點：

第一，分析確定光功率數據。OTN 組網實施前，應結合OTN 的運營狀況，測算出最佳的數據信息，以達到光功率設定符合科學性、合理性的要求。

第二，分析確定色散的影響。在OTN 組網設計中，色散對于運營效果存在直接的影響，應采取必要的措施解決色散的問題。

第三，分析光信噪比問題。光信噪比是否具備科學性、合理性，對OTN 組網光信號傳輸距離的長短有直接的影響。

光纖通信技術日益改革與發展，提高了網絡系統法人構建要求。分析技術人員應用SDN、把OTN 技術轉換為SDON 網絡的應用效果，SDON 網絡還處在初期研發的階段，并未全面投入應用，網絡要想全面地推廣和應用，還要克服很多技術難點，如跨區域進行OVPN 控制如何實現、光纖信號傳輸環節如何才能消除振動影響、信號傳輸環節延時消除如何實現、網絡資源優化配置如何實現等等。雖然目前SDON 網絡并未完全投入使用，但是依然是5G 網絡發展的趨勢，所以進行SDON 的分析是非常重要的。從SDON網絡應用效果分析確定，其關鍵是SDNController，未來還要加強研究，才能確保這一技術被廣泛應用。

4.4 城域網

城域網是近年興起的概念，通過應用一張網即可將全部問題解決。將全部功能集中到網絡中，發揮出技術的融合性作用。

當前我國的城域網建設，最常見的是應用OTN+PSTN 的方式，構建完善的POTN 網絡。較之其他網絡技術，城域網對設備要求較高、采購、維護以及管理的成本較高、設備利用率高、設備運維階段投入資金量較大。為了降低成本，加強城域網建設與管理，使用POTN 完全能夠解決以上問題。應用POTN 網絡后，成本降低明顯，綜合利用價值較高。

應用POTN 時，一般將其布置在城域網匯聚層或者核心層內。將POTN 應用到匯聚層內，應綜合分析是否將OTN 下沉到匯聚層內，如果沒有達到這一要求，應通過OLT 實現連接PTN，進而將網絡系統形成POTN。如果經過分析發現已經下沉到匯聚層，利用OLT 連接OTN，可以組合形成POTN 網絡，實現功能的建設與完善。

寬帶需求為100GE 時，PTN 不能達到使用要求，應結合實際情況升級PTN，建設完善的平臺系統，達到寬帶容量增大的效果。在POTN 設備內，100GE 是基礎接口形式。此外，還可以選擇其他接口形式，提高系統效果、質量和承載性能，滿足更多業務的需要。

4.5 接入網

接入網是直接面向個體用戶的網絡結構形式，隨著現代科技不斷發展，光纖通信技術發展速度快，光纖道路網絡建設不斷實施，接入網應用光纖通信技術，可以形成FTTH。

FTTH 應用是通過GPON 或者EPON 來實現的，這些方法都是利用PON 建設實現的。在上述方法中，目前廣泛應用的是GPON。就目前應用效果分析，GPON 與ONT 是比較相似的，都是從OLT 中連接一條主光纖通道，再利用ODN 端和用戶通道光纖信號接收設備連接。FTTH 的應用可以實現用戶端直接接入光纖，每個用戶都使用單一的光纖通道，其帶寬可以達到100Mbps。因此，在選擇FTTH 光纖通道時，必須考慮用戶使用需要，選擇合適的帶寬容量，達到精準性控制的要求。

5 未來走向

5.1 超高速率、超大容量及超遠距離傳輸的實現

未來發展中，光纖通信技術會實現快速、高效的傳播。增加線路的容量，滿足長距離傳輸和使用的要求，是提高高速公路調度自動化運營的關鍵。通信技術發展還要實現跨海光傳輸系統建設，波分復用技術聯合光時分服用技術，可以達到增大容量、加快傳輸速度、加長距離傳輸等效果，滿足高速公路調度自動化運營效果要求。

5.2 全光網絡

當前我國的傳輸光網絡系統內，電器網絡節點已經被大量地應用到實際中，發揮出應有的作用。但是在具體應用階段，因為高速公路領域發展速度加快，電器節點不能達到使用的需要，難以滿足高速公路通信系統升級的需要，所以還要進一步研發和應用，才能提升高速公路調度自動化的運營水平。全光網絡經過多年建設，一旦建設完成投入使用，新形成的光節點就會逐步地取代傳統電器節點。在信息傳輸和交換中，光是載體，信息和數據的傳輸都是利用光來實現，交換機也會隨之形成全新的信息處理技術，提高全光網絡通信網干線總容量。由此可見，光纖通信技術發展的最終目標是建設全光網絡。

6 結語

高速公路調度自動化運營中，光纖通信技術的作用是非常重要的。本文重點分析目前光纖通信的主流技術，總結未來發展趨勢。經過深入分析和對比發現，應用SDH 技術可以更好地滿足高速公路自動化調度系統運營需要。同時提出未來發展趨勢，加強技術研發，才能更好地提升高速公路自動化調度運營水平，對現代高速公路事業的全面發展產生積極的意義。