《高速公路安全信息传输技术的应用与研究报告》

高速公路安全信息传输技术的应用与研究报告目录TOC\o"1-3"\h\u9491第1章绪论 197761.1研究背景及意义 1137291.2国内外研究现状 150251.3主要研究内容 318069第二章相关理论概述 4125552.1高速公路信息传输网建设情况 4269182.2高速公路信息传输网结构 556522.2.1信息传输网组网 572952.2.2主干信息传输网 6314402.2.3程控交换网 7326622.3高速公路信息传输网关键技术 8298962.3.1SDH技术 888492.3.2分组交换网 9269492.3.3智能光网络 10318532.3.4无源光网络技术 1218142第3章高速公路信息传输网规划 13283543.1研究区域概况 13267833.2干线传输网络规划 13207043.2.1规划布设原则 13223383.2.2现有拓扑结构 1411773.2.3节点容量配置 153363.2.4智能网络拓扑 19272393.3信息传输的安全管理 2023393.3.1区域管理模式 20306833.3.2拓扑自动发现 21323.3.3业务保护方式 2126813.4高速公路信息传输网运行实例分析 22247423.4.1网络拓扑 2388063.4.2网元配置 23257273.4.3业务连接的创建 27193503.4.4高速公路信息传输网运行实例 289873.4.5与SDH网络运营对比分析 2929021第4章结语 322329参考文献 33第1章绪论1.1研究背景及意义近年来，我国社会发展十分迅速，快捷出行已成为人们的日常需要，这便对高速公路提出更高的要求，但随着人们对高速公路建设步伐的重视和加快，也容易出现一些问题，比如管理方面。为此我们需要加强高速公路中收费系统和监控系统的应用，以更好地促进高速公路信息传输系统作用的发挥，更好地满足管理的需要，促进高速公路更好地应用和发展。高速公路信息传输系统的功能具有多种特点。一是配置管理功能。管理的主要对象是系统中的网络元素配置，在实现对网络元素功能的监控和识别的基础上，进一步完善系统功能，然后借助技术手段促进系统架构的改进和发展，优化网络元素配置的效果。二是安全保卫管理职能。该功能主要是平衡网络管理环境与公路通信子系统之间的关系，维护系统的正常运行。为了全面改善系统的运行秩序，必须严格监控和检查系统运行过程中存在的风险因素，降低故障概率，整合纠错功能。图像处理、语音传输和数据处理是高速公路机电信息传输系统的三种主要类型。其中，图像处理可以分解为电视和监控图像，语音传输也可以分解为包括部分语音组件在内的完整的语音和传真业务。数据处理内容复杂，数据的数量和类型具有多样性，如监测、连接和网络数据采集、记录、监督和归档等。一般来说，信息传输系统建设的整体效果与上述三个部分的完善密切相关，因为以上三部分是高速公路机电信息传输系统建设的主要业务模式，这三部分的业务建设质量对整个系统的网络功能和应用水平有着重大影响。如果能够科学地规划和建设，对系统后期维护工作的成本控制具有重要意义。本文将研究如何利用ASON技术构建一个高速公路信息传输系统，使其配合监控系统、收费系统等其它系统，通过对高速公路信息传输系统的优化发挥路网的整体功能，使得信息传输系统网络联网、构建等方面的相关问题能够有效解决，发挥出高速公路的最大程度的社会经济效益，实现高速公路高效、安全、科学的管理。1.2国内外研究现状目前，高速公路信息传输网主要包括通信系统、监控系统、收费系统等模块。通信系统是高速公路信息通信系统的重要组成部分，起着非常重要的作用。在高速公路运营中，通信系统能够实现包括语音、文本和图像在内的路况信息的传输，对整个高速公路通信系统的正常使用起着关键作用。通信系统主要依靠光纤传输信息，通信系统的原理是利用光纤传输信息，然后对信号进行分解和转换，控制开关和PCM终端通过数据传输系统和数字接口连接，不同用户与存储程控交换机和PCM终端组成一个监控、通信和收费系统。高速公路信息通信系统中包含着监控系统，该系统具有一定的复杂性，包含了监控总中心和监控分中心的两部分内容。总的来讲，高速公路信息通信系统中的监控系统主要包含四部分：控制系统、监控系统、情报系统及传输系统。该系统的工作流程是，将高速公路上监控到的各种车辆信息、道路安全信息及涉及高速公路路段的天气信息等，及时的传输给控制中心，经过计算机的汇总和分析以后，相关的管理人员依据此结果做出相应的处理方案，并将该方案通过情报系统告知给监控中心的相关工作人员，以便他们及时、高效的做好高速公路上的交通运行调整或者管制工作，最大程度维护高速公路上的交通秩序和交通安全。与此同时，高速公路上的监控系统也可以很好的对通行车辆进行监控，一旦发生违规行为，方便日后处理和处罚工作的开展；而对交通事故的发生，监控系统的完整记录，给日后的交通事故处理工作带来了可靠的参考，提供了便利。在实践中，高速公路信息通信系统中的监控系统的工作方式具有多样性的特点，例如路边安装的摄像头、GPS卫星监控系统及移动巡逻车等技术。以上技术实现了对信息的采集并回传到交通指挥中心，通过广播、路上屏幕等及时进行信息发布，能够进一步提升高速公路的安全性和顺畅性。车辆在高速公路上通行是需要付费的，而高速公路收费通常是封闭式的收费方法。随着计算机技术和网络信息技术的快速发展，我国高速公路的收费主要依靠计算机技术，具备了完善的收费制度和收费系统。计算机收费系统的组成主要包括：收费应用车道、收费站、收费中心。这三种收费方式，貌似是相互独立的收费点，互不影响，但实际上，这些收费点都被收费中心和通信系统联系在一起，成为一个完整的收费网络。车辆在高速公路上通行，在通过高速收费站时，需要进入收费通道，依据国家的收费标准，缴纳相应的通行费，计算机系统就会记录下相关的通行记录，完成收费过程，车辆可以继续前行。1.3主要研究内容本文主要研究内容有：（1）高速公路信息传输网相关理论研究，主要是对高速公路信息传输网建设情况、结构、关键技术、存在的问题等理论知识进行分析总结。（2）对目前现有的高速公路信息传输网建设情况和结构进行了深入分析，然后对目前高速公路信息传输网中的SDH技术、分组交换网技术、智能光网络技术等关键技术进行对比分析，同时进行智能光网络技术的优势分析，分析该技术在高速公路信息传输网络中应用的优势。（3）高速公路信息传输网建设功能需求分析，首先根据高速公路信息传输网业务特征对高速公路信息传输网的收费管理、综合监控、业务电话及视频会议、资源整合等方面的传输需求进行探究，从而确定A省高速公路信息传输网络规划思路和方案。（4）以中国A省高速公路SDH为核心的网络平台为研究对象，规划了高速公路信息传输网络系统，验证了ASON网络环境下交换连接业务的开通，并给出了某高速公路信息传输网络ASON运行示例。第二章相关理论概述2.1高速公路信息传输网建设情况过去的五年间，我国高速公路信息传输网伴随路网规模不断扩大。人民群众出行方便的同时，对各类信息服务提出了更高的要求，也为运营提供基础的信息传输网络带来了挑战。（1）从目前我国高速公路事业的来看，交通监控系统重要是路段监控与收费处的闭路监控。而路段监控系统的存在，实现了对高速公路运行过程中特殊路段的实时监控，比如，高速公路中隧道路段的监控，这种路段监控系统的应用，使得高速公路管理部门能够根据所获得的监控数据，进行车辆的调配，保持高速公路的通畅性，最大程度上避免交通拥堵问题。在具体的路段监控系统的运行过程中，由于布设了相应的线缆与视频传输设备，这些设施可以在高速公路中收集相应的视频资料，进行视频图像信息的传输，而后台管理人员在获得这些信息以后，就能够充分掌握路段的通行情况。在当前，随着技术的进步，为提高路段监控系统的稳定性，一些设计人员往往会应用视频矩阵控制器与传输设备，来对视频加以分割，实现信息的分割处理，提高信息传输的可靠性。收费闭路监控系统的存在，主要的监控对象是收费处、停车场，该监控系统的应用，使得所有的车辆都能够严格遵守收费要求，实现顺利通行，其所获得的监控信息可以长时间保存，为后期的工作提供重要的参考。（2）交通与经济社会发展之间存在着紧密的联系，一方面，交通可以为经济社会发展创造基础条件，另一方面，经济社会发展也可以带动交通网络的发展。当前，我国经济社会的快速发展使得我国的交通网络逐步完善，高速公路是交通系统内的重要组成部分，在高速公路的管理上，我国已经逐步实现了自动收费，该种收费方式是计算机技术发展的产物，通过智能化的识别，提高了收费管理的效率。高速公路系统内包含了多个子系统，其中，收费系统是一个大系统。高速公路收费方式主要包含了全自动、半自动与人工收费。在收费系统内，这三种收费方式的应用，有效提高了高速公路的整体收费效率，有利于为人们提供优质服务。（3）高速公路信息传输系统内，语音通信主要是电话、指令电话与移动电话系统，这些子系统的构建，使得在高速公路的运行与管理过程中，相关的部门能够借助于这些子系统实现语音通话。因此，语音通话系统的建立，使得各个不同的部门之间实现了良好的配合与协调，提高了高速公路运营管理水平。2.2高速公路信息传输网结构2.2.1信息传输网组网各省高速公路干线传输系统传输体制主要为SDH，高速公路传输网一般划分为两个层次：干线传输网和用户接入网。其中，干线传输系统网络主要采用2.5G、622MSDH光传输系统，个别早期路段仍使用155M接入网。一般约每60～80公里设置一个传输节点，配置传输设备，主要实现重要主干节点间的通信传输。用户接入网实现路段内边缘站点小容量用户的信息传输，采用的传输设备容量等级主要为STM-1（155M）或STM-4（622M）。在通信设备选型方面，高速公路通信设备主要采用了华为和中兴两大国内厂商的产品。高速路段通信常用的组网模式如图2.1所示。图2.1高速通信基本组网模式高速公路路段内光缆沿中央分隔带或者路单侧布置，接入网光缆和干线光缆同缆、同硅芯管布放。路段分中心内设置干线通信传输节点、程控交换机和光线路终端（OpticalLineTerminal，OLT）。干线传输节点设备承担与省际业务的传输，与接入网设备配线相连，同时负责省际程控交换机的7号信令中继。程控交换机是信息传输网语音连接的核心，OLT是程控交换机的远端连接，通过V5接口与程控交换机连接，负责承载远端光网络单元（OpticalNetworkUnit，ONU）汇集的语音流量和低速率业务。接入网部分的传输，在各运营路段内实现二纤通道保护环，负责承载路段内的视频、数据等。干线传输与接入网传输分离的好处是实现网络的备份和隔离。干线传输除了本路段的信息还承载有其他相邻路段通往省中心或者其他分中心的业务信息，干线传输节点一旦发生故障容易造成路段或区域路段的阻塞。而分层设计很好的解决了这个问题，且实现了路段内灵活的网络覆盖。2.2.2主干信息传输网通信网络系统的组织机构省级高速公路对应的通信网络系统在构建和具体应用过程中，会分为三个不同级别。这三个级别主要是以从上到下的顺序进行划分和利用，依次为省通信中心、路段通信中心以及路段内基层通信站，主干信息传输网结构如图2.2所示。图2.2主干信息传输网组网高速公路干线信息传输网当前在建设和具体应用过程中，主要是通过SDH、IP以及ATM三种形式作为主要通信网络技术。SDH系统在实践中的应用范围最广，同时该技术在应用时，可以持续的时间也比较长，如表2-1所示。表2-1通信网络技术应用现状2.2.3程控交换网程控数字交换机是一整套数字化语音用户接入解决方案。它面向连接，提供可靠的线路。自90年代起便占据了国内大量的用户市场。它既可以独立成局，也可以组成模块局，在专网和电信运营商网络广泛使用。端局之间使用1号或者7号信令组网。程控交换机实际上是由计算机控制的电子交换设备。其核心由两台互相备份的主控制单元组成。主控制单元通过背板连接用户处理板卡、交换单元和电源等部件。根据容量可以接入多路用户。也可以通过V5接口单元与OLT连接，OLT再通过接入光网络汇聚ONU远端语音用户。程控交换系统的组网比较灵活，但仅限于厂商内部组成模块局，不同厂商之间的模块局无法通用。如图2.3，高速公路程控交换网络由端局和接入网组成。端局根据所属线路用户容量一般采用2000门左右的模块化程控交换机，放置在所属路公司的管理中心。同地址还设有OLT光线路终端设备，通过标准的V5接口与程控交换机连接，下属路线的管理单位设置ONU光网络单元设备覆盖远程电话用户。OLT和ONU直接通过接入网的支线光传输设备提供的E1（2M速率）标准接口连接。普通话机通过配线架接入ONU。不同的路段公司之间开通NO.7号信令中继，该中继运行于干线通信传输网络，实现全省高速公路单位之间的业务电话互通。图2.3程控交换和接入网组网2.3高速公路信息传输网关键技术2.3.1SDH技术数字同步体系（SDH）技术以同步时分复用（STDM）和光纤技术为核心，由终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、再生中继器（REG）及数字交叉连接设备（DXC）等设备构成。SDH技术甫一诞生，便以其强大的网络管理能力、灵活的复用和映射结构、统一的光接口及网络节点接口以及完善的操作维护管理（OAM）能力，迅速得到了广泛的应用。图2.4多业务传输平台SDH是一项成熟且应用广泛的光传输技术，多年来在高速公路通信系统中也已大范围采用。但随着通信技术的发展和业务需求的增长，尤其是视频监控等业务对网络的传输速率等性能提出了更加严格的要求，使得SDN技术在流量和网络拥塞控制能力差、服务质量差、扩容成本高等不足不断放大。2.3.2分组交换网随着技术的进步，传送网所承载的业务从时分复用（TDM）向IP转变，而SDH以TDM为技术基础的网络扩容模式很难再为新需求发展提供支撑，而PTN凭借多元化的业务承载类型、强大的带宽拓展能力以及完备的OAM能力，成为传输网的新选项。分组交换网（PTN）技术是在IP业务和光传输介质之间新设的一个层面，该技术针对分组业务的流量突发性及统计复用传送的要求而设计，以分组业务为核心并能支持多业务提供。PTN适合各种粗细颗粒的业务、端到端的组网能力，因此更加适合IP业务特性的“柔性”传输管道。图2.5、图2.6分别为分组交换在高速公路联网收费、监控中心中的应用。图2.5分组交换在高速公路联网收费中的应用图2.6分组交换在监控平台中的应用2.3.3智能光网络1、智能光网络结构智能光网络（ASON），其结构呈现为分层体系，借助，智能光网络结构可以使得下一代光网络存在传送面、管理面和控制面三个层次。当业务层提出相关的带宽需求时，借助控制面对传送面进行控制管理，实现动态自动路由的提供，此外控制面板还可以借助UNI/NNI接口或者管理系统的接口，进行实现。管理平面的和主要作用是起到对整个网络管理的作用。图2.7智能光网络框架（1）传送平面交换实体的传送网网元组成了传送平台，使其具有连接、交换和传送的功能。可以为用户提供不同端点间的双（单）向的信息数据的传送工作，还以为控制层和管理层提供相关的信息。现阶段，传统的SDH传送网技术，在统一的网管方面存在一定的智能化操作，而且主要的网元只能接受一些被动的调度，缺少智能化。而ASON技术下的传送面，通过智能化的网元实现了整个平面的高度智能化。具有OXC结构以及MPLS信令功能的波长路由器组成了ASON技术传送平台的网元。通过第三层IP路由及第一层的网元（具有光交换功能），借助传送平台实现路由功能和转发功能的分离。（2）控制平面和传统的高速公路通信系统的传送网络相比，智能光网络要新增一个控制平台。ASON智能光网络的一部分功能就是由控制平面来操作完成的，例如呼叫控制、连接控制等。信令网络支持下的控制平面，由通信实体、控制单元以及相对应的接口组成。通过这些构成部件，可以实现对传送网中的资源进行调用，对连接在建立、维持和拆除过程中提供相应的支持，来支撑这些功能的实现。（3）管理平面所谓管理平面，就是实现对控制平面和传送平面进行管理的层次，它不仅可以实现对光传送网、网元设备进行管理，而且还确保了网络操作系统在干网元进行通信过程中保持高效的状态。其主要功能是对光通道进行建设、确认以及监督管理，同时必要时还可以对其进行相对应的保护和恢复。2、智能光网络技术优势ASON组网技术具有智能化、灵活性、标准化和低成本等优点。由于ASON技术的众多的优势，它被认为是我国高速公路数据通信系统发展的主要技术之一。ASON技术应用于高速公路数据通信系统的设计中，具有以下的显著优势：（1）ASON技术提供的强大功能更符合高速公路数据传输业务发展的趋势。在数据传输中，它可以根据具体的业务情况动态地调整带宽、建立数据传输路由，提供适合当前数据传输业务的较宽带宽的数据传输网络，同时提供了不同服务等级的QoS技术。因此，ASON技术非常适合用来建立主干网络和核心区域的网络建设。（2）能够实现对已建设的SDH网络的兼容。我国现有高速公路数据通信系统的主干通信网络设计基本都采用SDH技术来实现的，为了避免在高速公路网络建设初期数据通信网络资源和网络硬件设备的浪费，从而实现网络资源的早期保护。另外，可以将ASON技术的集中控制系统应用到现有的SDH数据传输网络中，来将现有SDH网络转换成智能化网络系传输系统。（3）ASON网络具有强大的网络扩展和管理能力。从网络管理的角度来看，ASON网络提供的网络管理技术是一种分布式的智能管理网络技术，ASON技术可以应用到mesh网络，ASON网络同时具备对链路自动配置、网络拓扑结构发现、链路路径管理、路由计算和网络扩展等优点。ASON网络管理的智能化主要体现在它能自动地完成通信网络的管理与维护，降低了网络管人员的工作量，ASON网络不需要人工干预，可以自动进行计算和配置。2.3.4无源光网络技术无源光网络（PON）技术是指在光分配网络（ODN）中不含有源的电子设备，ODN中所有的传输设施都采用无源电子设备，如光纤、光连接器、无源光分路器及光纤接头等。PON因其技术特性，可以避免外部电磁干扰，而且有较低的设备故障率及较高的系统可靠性。虽然PON的传输距离较有源光网络（AON）为短，但其却有着造价低、易于维护等显著优势。

第3章高速公路信息传输网规划3.1研究区域概况截至2018年底，中国A省某地高速路网分布如图4-1。以省城中心B市绕城高速为起点，我国正在大力开展高速公路建设，A省作为西部经济发展的重要动力之一，为了更好的促进经济发展，近年来A省的高速公路建设速度不断骄傲快，多个地市都有高速公路覆盖。研究区域如图4-1所示。图4-1研究区域示意图3.2干线传输网络规划3.2.1规划布设原则（1）干线传输布局原则。干线传输节点的布局必须选择分支公司或管理所的计算机室。为了保证光线路的质量，单个中继段不得超过80km。如果超过了光功率的最大传输距离，则可以在适当的位置添加光放大器或中继点。网状结构是拓扑结构的最佳选择，节点设备的配置必须充分考虑网结构的发展，并预留满足多个光方向的接口位置。包头-茂名高速公路，北京-昆明高速公路等公路网干线应考虑互通方案。（2）接入网布局原则。尽管接入网中数据服务带宽的需求较低，但它在分支公司的日常管理中起着越来越重要的作用。精心规划的接入网不仅可以完成基本的语音流量汇聚，而且可以承载近年来在路段内逐渐发展的各种信息服务，从而提高管理效率。接入网传输仍然主要是内部的。如果采用SDH方案，则仍采用站间跳转连接的环网，新增站点可以用PTN设备逐步替代新站。（3）交换网的布局原则。在交换网络的技术方案中，软交换可以逐步替代当前的程控交换方案。以H市，Y市等地为中心，组成联合局。在会合办公室（区域中心）之间，区域中心与省中心之间以及交通繁忙的终端办公室之间建立了一条直接路线。（4）智能循序渐进的原理。ASON网络的建设不可能一步到位。现有光网络的一次性升级成本很高。根据高速光网络核心层与汇聚层融合的特点，以及中继节点之间的距离开销较大的前提，可以选择部分核心节点作为ASON网络的核心节点，形成区域智能域。逐步实现整个网络的智能化。3.2.2现有拓扑结构干线传输系统主要实现收费业务，语音交换，路网综合监控等高速业务的跨区域互连和互通，如图4-2所示。图4-2现有干线传输系统拓扑结构干线节点基本上位于支线的主机房中。受普通光模块的传输距离限制，主干传输节点之间的距离控制在80km左右。如果超过，将配置reg中继传输站。接入网负责分支机构管辖范围内80公里以内的站点和单位的各种业务聚合。综合的路网监控包括光终端，这些光终端在主干节点汇聚后上传。受各种客观条件的限制，2010年以前至L市的主电缆未连接。为实现全省的网络收费，在中国A省某地设立了北部区域分中心，它将网络计费数据连接到铜川北部。H市是陕北区域分中心的主要核心节点。北部各区总结了H市干线传输设备的各种服务，然后通过租用专用电信网线实现业务互联互通。随着高速公路的不断建设，A省北部区域性道路网的网络结构得到了较大调整。目前，除L市-X县路段实现区域环网外，北部区域信息传输网络基本处于链状和星级分布。该拓扑符合高速路网建设的现状，存在以下问题：（1）链拓扑依赖点对点结构，北部区域高速公路信息传输网络是典型的链结构体。这种结构的优点是易于建立线路保护，而缺点是链条容易单点故障并引起保护故障。而且，北部有许多网络节点，每个公司都向网络收费中心开放了大量的高级服务。一旦任何节点出现问题，网络瘫痪的可能性就会加倍。（2）H市，X县，Y市等节点处于星型结构的核心节点，它们连接多种光业务，因此系统的可靠性较差。并且，当同时配置多个光向服务时，要求核心节点的交叉复用能力非常高。（3）传统的SDH/MSTP环网或链网的带宽利用率和效率，都需要保留一半的带宽作为保护。由于高速路网无法实现电信运营商对光缆的保护，同一条光缆中的不同通道铺设在同一管道中，经常发生交通事故损害。（4）为语音设计的SDH/MSTP环结构不宜扩展。（5）交叉环节点效率低，容易成为业务调度的瓶颈。（6）近年来，数据服务在高速公路信息传输网络中所占的比例正在增加。SDH/MSTP系统不能满足动态和突发数据服务的要求。3.2.3节点容量配置随着A省高速公路网通行费里程的快速增长，以及陕西省综合监控、道路管理、超限检测、交通统计、办公自动化等信息系统的建设和逐步投入使用，提出了更高的要求。为了信息传输系统的安全性，可靠性和稳定性，而现有干线设备中的大多数仍采用622M光接口不能满足需求。A省北部高速公路信息传输网络的总体业务方向是从每个网络节点到省网络收费中心。以省级网络收费中心为网络核心，覆盖W市，L市，Y市和H市。节点容量的计算公式如下：（网络计费带宽+道路网络监控带宽+交通数据带宽+语音会议视频+信息管理）节点数+北方网络中心的备份带宽+本地和市政信息建设的预留带宽=带宽需求。其中，A省总共有15个分中心，每个分中心的节点容量如表4-1所示，经测算中国A省北部区域高速公路网络业务量传输需求约为Mbit/s。因此，需要建立至少一条贯穿北部高速公路信息传输网的2.5G通道。表4-1中国A省北部区域高速公路网络业务量传输需求根据上述数据可以看出：（1）将核心汇聚节点升级至10G等级，主要主干网络升级为2.5G等级，边缘干线设备暂保持622M等级不变。（2）对于核心节点设备、主要交叉节点设备（3个光方向以上）建议配置高阶交叉容量180G低阶交叉容量20G以上的大容量传输设备。（3）规划的汇聚核心节点主要包括省中心、临潼、铜川、X县等，考虑升级或改造为大容量传输设备，设置10G等级。区域汇聚核心节点设备主要包括H市、W市西、安塞南、川口等处于环网关键节点的设备均考虑升级或改造为大容量传输设备，并根据需求设置高级别保护。（4）为应对未来可能的带宽需求，节点设备应具备模块化平滑升级的能力。以H市、W市西、H市、X县、L市、省收费中心为主轴，建立A省北部区域高速公路信息传输网的主轴。为满足未来需求建立一条2.5G~10G的主用通道。选取H市、W市西、X等节点为ASON主干网节点。为实现健壮的网络，分期建设ASON节点之间的直达路由。ASON组网规划中将对现有网络节点设备进行升级，在A省的高速公路的组网中总共有22个节点，各个节点容量配置和链路配置如表4-2所示和图4-3所示。表4-2节点容量配置图4-3链路配置图3.2.4智能网络拓扑2016年10月26日，省政府和H市政府在Z市举行了Z-W、M-S长高速公路的开工仪式，已于2018年建成通车。W-M高速公路也已进入规划阶段。届时，A省北部区域公路网区域将呈现自然的网状网络结构。支持智能功能的节点通过在线平滑升级将网络升级为智能网络。基于网状网络结构的ASON网络将大大提高网络的安全性和可靠性。ASON网络的节点选择和拓扑结构如图4-4所示。图4-4ASON网络节点选择和拓扑结构信息传输网络与道路网络一起扩展，弥补了通信结构的不足，并提供了实现MESH网络的可能性。由于陕北地形狭窄而辽阔，通过在干线节点之间建立直接添加光缆成本太大。因此，可以单独建立智能域。随着道路网络的建设，ASON网络设备将逐步增加，最终整个网络将变得智能化。Z-Y-L高速公路，B-X县高速公路干线传输平台和收费中心平台的融合，实现了高速信息传输网络核心节点的多路径访问和多重保护。Y市智能域和H市智能域可以实现区域业务的多种方案保护。H-S收费中心和H-W-Y收费站的实施为通信工程提供了基础。3.3信息传输的安全管理3.3.1区域管理模式为了实现公平、公开的竞争，多年来，经常在主干网建设中引入许多不同设备制造商来完成系统建设，但同时也存在许多安全问题。首先，网络设备的兼容性差，不同厂商拒绝相互之间光口的对接，即使对接成功，也无法实现网络管理信息的透明传输，给实际的操作和管理带来很大麻烦；必须在中国A省南部和北部建立两个子中心来开展业务。其次，主干网系统的可扩展性不好，核心节点的扩展已经发生了很多次。第三，网络管理的范围与运营管理的范围不统一。只要网络管理数据和更高的操作权限可用，就可以修改其他操作部分中传输设备的业务，这将在后期引起数据安全问题。ASON控制平面可以将域的概念引入传输网络。根据地理位置和多厂商战略的需要，可以灵活划分管理区域和部署网络。在陕北区域管理中，由于同时存在多个管理单位，ASON支持的OSPF-TEforENNI域间路由的可以隐藏其他域中的信息并减轻大量路由信息的负担，从而可以大大改善信息传输网络的安全性。如图4-5所示，为实现A省北部ASON网络的安全性，将多个路段管理机构的道路网络划分为关中域，延安域和H市域，并采用分层路由，规范控制信息交换的范围，实现整个网络的统一调度和管理。图4-5路网控制域分级结构3.3.2拓扑自动发现ASON网络中自动发现节点的过程如下：首先，工程维护人员应确认节点之间的光连接正常，然后通过网管客户端设置相关网元的配置文件，下载信息，启动自动发现功能。在网络管理系统中，可以自动读取节点信息和邻居关系，大大简化了操作。该操作不需要一一设置网元，避免了人工操作引起错误的可能性。自动发现过程完成后，网络运营商需要定义ASON网络，包括保护资源划分，链路划分，链路权重设置和SRLG组定义。根据以上信息，可以创建端到端自动路由电路。网络管理器只需要给出电路的起点和终点，其余的路由计算就可以通过GMPLS路由协议完成。3.3.3业务保护方式“保护”是指当网络中的工作连接失败时，将其替换为预先配置的备用连接。根据保护方式，可以分为：1+1、1：1、1：n，M：n，无保护。“恢复”是指通过重新路由机制建立新连接以替换失败的连接的机制。这些新的连接将占用网络中的冗余共享容量。支持多种保护和恢复模式是ASON的重要特征之一。ASON网络的保护方式与SDH/MSTP相似，但不同于SDH手动管理和用户自定义路径的恢复。ASON可以在控制层的支持下动态实现业务恢复模式，具有出色的带宽利用率和可靠性。陕北路网建设不会一次到位，因此可以根据路网建设的进度逐步科学地部署保护倒换模式。以H市地区为例，保护倒换方式的部署如图4-6所示。对于钻石级网络计费数据，根据永久保护模式设置手动路由，首选直接路由。黄金级语音服务可以配置为具有复用段的共享保护。对于其他银行级别及以下业务配置服务，可以通过ASON的控制层将空闲路径设置为工作路径，并可以自动恢复配置。图4-6H市地区部署保护倒换方式将低阶业务同时绑定在一个高阶逻辑通道中，通过此通道来实现低阶业务在ASON网络内的智能特性。即ASON网络入口的一个VC-12可以交叉到两个VC-4中，在出口进行选收，从而达到VC-12级别的保护。此时，业务调度更灵活，网络维护更方便。3.4高速公路信息传输网运行实例分析根据上述高速公路信息传输网的规划设计，建立起高速公路信息传输系统，为了实现该系统，并对该系统进行试验研究，本文以延安至红碱淖的以太网链路为研究对象。3.4.1网络拓扑延安至红碱淖的配置ASON组网如图4-7所示。W市西和H市均为H市智能域内节点，Y市南南、红碱淖为客户端节点。图4-7延安至红碱淖的配置ASON组网网络节点中各节点相关信息参数如表4-4所示。表4-4网络节点中各节点相关信息参数3.4.2网元配置（1）创建网元根据网络拓扑和表4-4中个节点相关信息参数，在网管平台中逐一输入网元信息。以创建“Y市南”网元对话框为例，如图4-8所示。图4-8网元节点创建网元创建成功后，网管客户端操作窗口将显示网元图标。在网管操作窗口中，双击拓扑图中的网元图标，可以进入单板管理对话框，如图4-9所示。根据配置需要，为网元安装单板。图4-9网元单板配置（2）节点配置选择延安南网元，在ASON配置管理中选择“节点配置页签”，如图4-10所示，输入节点标识为02（源UNI-C的IP地址）。重复步骤，完成其他三个节点的配置。图4-10节点配置（3）邻居配置配置UNI-C节点和UNI-N节点之间的邻居关系，邻居之间通过控制通道进行通信。在网管中选择“延安南”ASON网元，如图4-11所示，弹出的配置对话框中选择邻居配置页签。邻居名称输入UNI-N（C），邻居节点标识输入2（源UNI-N的IP地址）。重复步骤，可以完成其他网元配置。图4-11ASON节点邻居配置（4）IPCC配置IP控制通道配置，需要选择IPCC配置页签。如图4-12，在对话框中输入本地IPCC：02，远端IPCC配置：2。配置完毕，如图4-13所示。图4-12节点IPCC配置图4-13ASON节点IP控制通道配置（5）传送接口配置如图4-14，单板即用来和UNI-N通信的光接口板位置，传送网络地址（TransportNetworkAddress，TNA）地址作为ASON的用户地址，在路由请求中标识用户设备节点，此项输入1。重复以上输入，根据表4-4完成其他网元配置。图4-13ASON节点传送接口配置3.4.3业务连接的创建在网管中，选择目的网元，设置目的网元的允许控制。单击ASON配置菜单项，弹出ASON配置对话框，选择SC配置页签。选择［UNI类型］：D-UNI-C，如图4-14所示。源TNA地址输入：1。源网元中，选择［UNI类型］：S-UNI-C，宿TNA地址：1。图4-14ASON节点新建SC连接配置成功后显示如图4-15所示。“连接状态”为“开通”。在源和目的UNI-C侧都可以查询相应的连接状态。在目的UNI-C侧，添加相应的连接允许控制后，查询连接状态为“侦听”，连接创建成功后，查询连接状态为“开通”。在源UNI-C侧，创建连接后，连接创建成功，查询连接状态为“开通”，如果连接创建不成功，查询里连接状态为“失败”。对于连接状态为“失败”和“关闭”的连接，源UNI-C可以重新发起连接创建。图4-15ASON节点SC连接配置结果验证3.4.4高速公路信息传输网运行实例如图4-16所示，根据前述章节中关于高速信息传输网节点容量和路由规划配置。在E300平台上，按照本章中网元配置和连接创建的基本步骤，设置网元，建立连接关系，合理配置容量、带宽和基本业务，建立ASON网元35个。运行实例如图4-17所示。图4-16网管中建立ASON网络运行示例图4-17ASON网络建立运行全图3.4.5与SDH网络运营对比分析1、降低建设成本（1）减少对设备，空间和供电系统的投资。ASON网络设备通常具有向下兼容性，可以用作SDH/MSTP设备。与同等水平的传统设备相比，它具有较大的交换性能，交叉能力是传统SDH的几倍。在网络建设的初期，如果不加载ASON功能，设备的价格仅比普通SDH/MSTP设备的价格略高，但实际交换容量却是传统设备的几倍。避免了扩容情况下SDH核心节点设备在机房内的堆放，避免了对供电设备的严格要求，有效降低了初期投资成本。（2）分组业务突发，业务方向，带宽和持续时间不确定。智能可以更好地适应动态电路的需求。ASON网络突破了传统SDH网络50％带宽运行，50％带宽保护的规律，将网络资源利用率提高到60％甚至70％，有效降低了物理设备的资金投入。2、降低维护成本（1）公路行业受行政命令和当地发展需求的影响，将调整收费站和服务区站。例如，由于驱动当地经济，2012年，G65西延高速公路需要增加彭镇收费站。这需要快速切换，而又不中断先前的通信服务，也不会增加中继光传输网络中的节点。对于SDH/MSTP复杂环网结构，对工程单位的设计和实现要求很高，网络调整的安全风险也很大。ASON软件工具的效率已大大提高。如图4-18所示，传统的静态网络规划，优化和维护完全依靠人工，业务分步配置，既费时又费力，效率低下。图4-18传统SDH网络业务配置ASON网络工具简化了服务开放的步骤，大大提高了效率。如图4-19所示，建立节点后，只需选择网元并输入速率，方向和优先级，即可通过信令和路由快速建立电路及拆除业务。业务交付时间已从数月和数周，减少到数小时，甚至数分钟。ASON网络具有自动拓扑发现，网络资源及时更新，服务快速开放等特性，可以在网络能够快速响应高速管理和运营业务变化的情况下，有效减少维护方面的人力投入。图4-19ASON网络业务配置（2）网络资源会自动更新。通过ASON的智能控制平面，可以自动更新网络拓扑更改和资源更改，而无需人工干预。自动更新可确保数据库的准确性，并消除了手动干预导致的潜在错误。（3）智能路由和恢复功能使ASON网络易于抵抗多根光纤断裂和单板故障。根据AT＆T网络多年的统计，其可用性完全满足99.999％的标准，并且维护压力明显降低。

第4章结语我国正在大力进行交通基础建设，高速公路作为交通运输的重要组成部分，建设的里程数逐年增加。信息化建设是高速公路实现智能化管理的重要基础，高速公路管理的信息化需要建设完整的信息传输网。目前高速公路的信息传输网络采用的设备是基于SDH核心节点，此方式会导致机房的堆叠，增加建设和运营的成本，为了解决上述问题，本文以中国A省升高速公路为研究对象，采用ASON网络设备进行信息传输网的规划研究，并对ASON网络设备方式的经济性进行了对比分析。因此，本文主要完成了以下工作：（1）高速公路信息传输网相关理论研究，主要是对高速公路信息传输网建设情况、结构、关键技术、存在的问题等理论知识进行分析总结。（2）高速公路信息传输网建设功能需求分析，首先根据高速公路信息传输网业务特征对高速公路信息传输网的收费管理、综合监控、业务电话及视频会议、资源整合等方面的传输需求进行探究（3）以中国A省高速公路SDH为核心的网络平台为研究对象，规划了高速公路信息传输网络系统，验证了ASON网络环境下交换连接业务的开通，并给出了某高速公路信息传输网络ASON运行示例。参考文献[1]李恒.高速公路信息传输网络技术的研究[J].交通科技,2019(4):96-98.[2]李红芳,程多.智能光网络在信息传输系统中的应用[J].中国交通信息产业,2017(1):95-97.[3]AlirezaHassani,EzatollahArzi,FaramarzE.Seraji.Intensitybasederblumdistributionforerbiumdopedfiberamplifiers[J].OpticalandQuantumElectronies,2017(3):35-50.[4]段洪桥.基于PC的数字程控交换实验系统的研究与实现[D].广州:华南理工大学,2015.[5]关振柔.智能交通系统的兴起及发展前瞻[J].电讯技术,2019(2):46～52[6]毛删.易波基于VHDL语言的ATM交换高速信元流的的存储设计[J].现代电子技术,2014(11):86-87.[7]AndreasKirstadter,AndreasIselt,AchimAutenrieth.DominicA.Schupke,RobertPrinz,BernhardEdmaier.BusinessModelsforNextGenerationTransportNetworks[J].PhotonicNetworkCommunications,2019(11):283-296.[8]张勇.ASON技术的研究与应用[D].合肥.合肥工业大学.2007[9]石景泉.