关于PTN+PON技术在高速公路通信网中的应用
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摘要：通信技术发展日新月异， SDH技术从成熟到大规模应用，已有很长时间，新的业务需求不断推动新的承载技术发展，特别是各种业务都已经逐渐IP化，更需要适应以IP业务为主的新的承载技术。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的技术已经越来越难以承载大量的宽带业务。PTN、PON正是为解决IP业务传输高带宽需要、高传输效率、高可靠性传输需要的一种技术。本文结合SDH存在的问题介绍了分组交换网ptn+pon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。
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号：
引言
高速公路通行系统是高速公路现代化管理的支撑系统，主要是实现监控系统、语音和图像等信息的准确及时传输。早起的程控交换技术+SDH传输技术+窄带的接入网技术，特别是接入网部分，已远不能满足目前高速公路通信系统所需的速度更快、内容更丰富、交互式的多媒体业务传输需求，随着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，因而迫切需要一种高灵活性、高带宽、高保护机制和高智能化管理接入技术，以实现高速公路总视频、音频、数字等业务的综合接入与传输。
1.高速公路SDH解决方案存在问题
高速公路SDH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。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。随着接入网向宽带化、程控交换向软交换方向的发展，E1接口和各类低速率业务接口正逐渐被淘汰。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。主要表现有：
1.1传输效率比较低。SDH技术是以传输固定速率和低带宽的电路业务，以2M为基本颗粒，经过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，只有约50％左右的带宽能够用户传输以太网业务。1.2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。
1.3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。
相较于SDH技术，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；完成了与IP/MPLS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等优点。PTN技术可以解决高速公路视频监控传输高带宽需求、视频监控高传输效率需求、收费业务高可靠性传输需求。2.PTN、PON技术简介2.1PTN技术PTN（分组传送网，Packet Transport Network）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-protocol label switching）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-Level Agreement）等优点。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。2.2PON技术PON（无源光网络，Passive Optical Network）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。3.高速公路PTN＋PON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。
综合接入系统，包括光网络单元（ONU）和光线路终端设备构成（OLT）的。接入网，光传输系统使用一个集成的宽带和窄带综合接入设备，设立新的一代。在一个办公室通信分中心光纤线路的类型，没有在所有的用户站的光线路终端设备的各种设置的通信终端设备的设置。接入系统使用的所有分组光传输技术，PTN技术，内置的千兆光纤传输形成一个自我修复的网络，PTN的接入网络，提供千兆光纤网络，提供各种服务，为高速公路的丰富带宽。接入系统采用全分组光纤传送技术－PTN技术的内置传输组建成千兆光纤自愈环网，为接入网提供千兆PTN光纤网络，为高速公路各类业务提供丰富的传输带宽。转远端接入系统采用无源光网络PON系统设备组成，主要解决高速公路收费站和高速公路沿途的视频、监控数据等业务的传输和接入。PON系统由局端设备与多个用户端设备之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网连接。现在某些厂家可将PON系统的局端设备内置到综合业务接入网ONU或者OLT设备内，使远端接入系统与综合业务接入系统融为一体，并能够由一个网络管理系统进行管理和维护，使得高速公路的通信网络系统能够延伸到外场各个监控点，大大提高了高速公路监控系统网络的安全性和可靠性，并减轻了高速公路监控系统的管理和维护压力。
先进的技术，高速公路通信网络是未来的发展趋势。光纤网络PON的方式延伸到公路沿线的监控点、隧道，整个网络的公路，以实现全光纤传输。PTN与PON系统本质上是高容量的IP业务服务，因此能够充分适应高速公路视频监控业务传输网络的需求。
4.结束语SDH技术从成熟到大规模应用，目前已经近20年的时间了，已经大大超过了其生命周期。新的业务需求不断推动新的承载技术发展，特别是各种业务都已经逐渐IP化了，更需要适应以IP业务为主的新的承载技术应用到高速公路通信网络中。PTN—包传送网络正是为解决IP业务传输高带宽、高传输效率、高可靠性传输需要的一种技术，它作为SDH技术的升级，吸收了SDH系统的优点和IP交换的优点，具有广泛的应用前景。参考文献：
[1] 黄晓庆，唐剑峰，徐荣.PTN—IP化分组传送.北京邮电大学出版社，2009.
[2] 郎为民，郭东生.EPON/GPON从原理到实践.人民邮电出版社，2010.