pon+ptn技术在高速公路通信专网中的应用探讨(1)

PON+PTNPON+PTN 技术在高速公路通信专网中的技术在高速公路通信专网中的 应用探讨应用探讨(1)(1) 摘要：目前基于同步数字体系（SDH）的光传送网在高速公 路专用通信网中普遍采用，但随着高速公路以视频监控业 务为主的宽带业务不断增加，SDH 这种以电路交换为核心的 技术已经越来越难以承载大量的宽带业务。本文结合 SDH 存在的问题，介绍了分组交换网 PTN+无源光网络 PON 在高 速公路通信系统中的组网方式及其特点。 关键词：SDH；PTN；PON 0 引言 同步数字体系（SDH）从上世纪 90 年代中期进入实用 化，在全球获得了巨大的发展，SDH 的出现被业界认为是光 传送网领域的一次革命。我国高速公路专用通信网的光传 送网主要采用 SDH 技术，随着高速公路网密度加大和网格 化及 Internet 快速发展，交通信息化快速提高，SDH 网络 的固有缺点已不能适应新业务需求，高速公路光传送网的 升级和演进已提到议事日程。 1 高速公路 SDH 解决方案存在问题 高速公路 SDH 解决方案诞生之初主要是解决高速公路 上的电话通信、监控设备信息传输用的，主要提供 E1、RS232、RS485 等各类低速业务接口。后来随着高速公 路视频监控和收费业务的需要，以及 MSTP 技术的发展和成 熟，又逐渐增加了以太网业务接口。目前的 SDH 设备在高 速公路上主要是承载监控业务、收费业务等各类 IP 业务， 而传统的电话业务反而只占用了很少的带宽。随着接入网 向宽带化、程控交换向软交换方向发展，E1 接口和各类低 速度业务接口正逐渐被高速公路淘汰。 以 SDH 为核心的解决方案已经在高速公路通信系统应 用了 10 多年了，实践经验证明，SDH 承载技术能够满足高 速公路基本业务的需要，为高速公路的通信、收费、监控、 运营管理等系统提供了稳定可靠的传输通道。但随着高速 公路以视频监控业务为主的宽带业务不断增加，SDH 这种以 电路交换为核心的技术已经越来越难以承载大量的宽带业 务，其主要表现有以下几个方面： 1）传输效率比较低。SDH 技术原本就是以传输固定速 率和低带宽的电路业务，以 2M 为基本颗粒，因此其承载 10/100M 以太网时需要将以太网数据分割成无数个 2M 颗粒， 经过层层的封装和复杂的转换过程才能在光纤上传输，因 此其传输以太网效率非常低，在传输视频业务时这种带宽 的浪费尤其严重，只有约 50左右的带宽能够用户传输以 太网业务。 2）升级扩容代价比较高。对于新增视频监控等高带宽 需求的以太网业务，SDH 系统只有通过升级传输带宽和增加 以太网单板等方式实现，而 SDH 系统中成本最贵的就是光 板和以太网板，因此其升级扩容代价比较高，且替换下来 的设备和单板基本无用处。 3）对高速公路视频监控等以太网业务承载性不好。 SDH 只能对以太网业务提供有限的固定带宽通道，而不能够 提供大容量宽带、带宽动态调整、多等级服务质量等业务， 无法完全发挥以太网业务的特点。 4）无法解决最前端业务的接入。通信系统只能解决通 信机房的业务，而高速公路沿途和收费站内的各种监控和 收费业务只能通过其他设备接入到通信机房，因此传统的 通信解决方案不能解决高速公路外场的设备接入问题，随 着高速公路通信监控收费网络融合，这种问题会越来越突 出。 2PTN、PON 技术简介 技术 PTN（分组传送网，PacketTransportNetwork）是一种 光传送网络架构和具体技术。在 IP 业务和底层光传输媒质 之间设置了一个层面，它针对分组业务流量的突发性和统 计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并支持多业 务提供，具有更低的总体使用成本（TCO） ，同时秉承光传 输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理 机制和流量工程、便捷的 OAM 和网管、可扩展、较高的安 全性等。 PTN 支持多种基于分组交换业务的双向点对点连接通道， 具有适合各种粗细颗粒业务、端到端的组网能力，提供了 更加适合于 IP 业务特性的“柔性”传输管道；点对点连接 通道的保护切换可以在 50 毫秒内完成，可以实现传输级别 的业务保护和恢复；继承了 SDH 技术的操作、管理和维护 机制，具有点对点连接的完整 OAM，保证网络具备保护切换、 错误检测和通道监控能力；完成了与 IP/MPLS（多协议标签 交换，multi-protocollabelswitching）多种方式的互连 互通，无缝承载核心 IP 业务；网管系统可以控制连接信道 的建立和设置，实现了业务 QoS 的区分和保证，灵活提供 SLA（服务等级协议，Service-LevelAgreement）等优点。 另外，它可利用各种底层传输通道（如 SDH/Ethernet/OTN） 。总之，它具有完善的 OAM 机制、精确 的故障定位和严格的业务隔离功能，最大限度地管理和利 用光纤资源，保证了业务安全性，在结合 GMPLS（通用多协 议标志交换协议，GeneralizedMul- tiprotocolLabelSwitching）后，可实现资源的自动 配置及网状网的高生存性。 PTN 设备的接口速率除了传统的 2M、155M，主要是千 兆以太和万兆以太，因此可以明显降低每 Mbit 的传送成本， 并且由于技术的进步，端口密度、设备容量体积比大大增 加，而耗电量明显降低。 技术 PON（无源光网络，PassiveOpticalNetwork）是指 ODN（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源，ODN 全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成,不需要贵重 的有源电子设备。一个无源光网络包括一个安装于中心控 制站的光线路终端（OLT） ，一级一批配套的安装于用户场 所的光网络单元（ONU） 。在 OLT 与 ONU 之间的 ODN 包含了 光纤以及无源分光器或者耦合器。 PON 网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的 信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。它的传输 距离比有源光纤接入系统的短，覆盖的范围较小，但它造 价低，无须另设机房，维护容易。 PON 信号传输上下行采用不同的方式。在下行方向上， OLT 将信号以广播式发给所有的用户，在上行方向上，各 ONU 采用时分多路访问协议（TDMA）完成数据的回传。 目前用于宽带接入的 PON 技术主要有：EPON（以太无 源光网络）和 GPON（igabit-CapablePON） ，EPON 以其完善 的标准和低成本接入，已成为市场的主流应用技术。 3 高速公路 PTNPON 解决方案概述 随着通信技术的不断发展，以分组传送网 PTN 和无源 光网络 PON 为主的通信传输接入技术已经非常成熟，正在 市场中大量的应用，逐渐替代原有 SDH 网络设备。在高速 公路通信系统中，由于视频监控业务的逐渐增多，传统的 SDH 网络已经越来越难以满足业务需要，而 PTN 和 PON 技术 却能够很好地解决宽带以太网业务的传输和接入中的问题， 因此非常适合在高速公路中应用。 高速公路通信系统由干线光纤传输系统、综合业务接 入系统、远端接入系统、程控交换系统等构成。其中干线 光纤传输系统仍然采用现有的 SDH 设备，综合业务接入系 统采用内置 PTN 的光纤传输设备和宽带接入设备组成，远 端接入系统采用无源光网络 PON 设备组成，并可将 PON 的 局端设备内置到 ONU 中。 通信系统总体结构图如下： 图 1 1）干线光纤传输系统 采用传统的 SDH 设备有利于和原有干线网络的联网和业 务管理。 2）综合业务接入系统 综合业务接入系统主要由光网络单元（ONU）和光线路 终端设备构成（OLT） 。接入网光传输系统采用新一代宽窄 带一体化综合接入设备组