高速公路通信传输系统技术分析及比选

高速公路通信传输系统技术分析及比选

程静

湖北省城建设计院有限公司湖北省武汉市430051

摘要：随着中国经济的快速发展，以高速公路为主骨架的覆盖全国范围的高等级公路网络正在逐步形成。建设高速公路的同时,各路段也逐步建设了以光缆通信为主的通信系统以保障高速公路安全、高速、畅通、舒适、高效运营，而高速公路通信系统最重要的就是传输系统。文章对高速公路中的几种典型传输技术的应用进行了分析，并对其发展趋势进行了适度预测。

高速公路通信系统主要是为高速公路运营管理及监控、收费系统实施提供必要的话音业务及数据、图像信息传输通道，它是保障高速公路安全、高速、畅通、舒适、高效运营及实现现代化交通管理必不可少的手段，起着高速公路管理系统中枢神经的作用。

根据分析，在高速公路通信传输系统中承载的业务主要包括TDM和IP两类。TDM业务包括话音信息、电话中继等；IP业务包括视频及以太网数据信息。

根据目前技术发展，并结合国内高速公路通信传输系统的建设应用情况，适用于高速公路通信系统的传输技术主要有MSTP(基于SDH的多业务传送平台)、RPR（弹性分组环）、PTN（分组传送网）三种技术。

1.MSTP技术

MSTP又称为基于SDH的多业务传送平台，多业务的类型包括TDM业务、数据业务、IP化语音、视频、各种虚拟专线业务等。目前国内已发布了行业标准YD/T1238-2002《基于SDH的多业务传送节点技术要求》、YD/T1345-2005《基于SDH的多业务传送节点（MSTP）技术要求—内嵌弹性分组环（RPR）功能部分）》和YD/T1474-2006《基于SDH的多业务传送节点（MSTP）技术要求——内嵌多协议标记交换（MPLS）功能部分》。

经过近几年的不断发展，MSTP已经囊括PDH、SDH、POS、以太网、ATM、RPR等技术于一体，通过多业务汇聚方式实现业务的综合传送，通过自身对多类型业务的适配性实现业务的接入和处理，适应于多业务和多种技术相融合的应用场合。

MSTP主要特点如下。

（1）基于SDH的MSTP节点具有SDH节点的基本功能，符合《SDH节点功能要求》（YD/T1022-1999）和《光同步传输网技术体制（修订）》（YDN099-1998）中的相应规定。

（2）支持多种协议：通过对多种协议的支持来增强网络边缘的智能性；通过对不同业务的聚合、交换或路由提供对不同类型传输流的分离。

（3）支持扩展功能：信号类型可以从OC-48扩展到OC-192和波分复用。

（4）提供集成的数字交叉连接交换：MSTP可以在网络边缘完成大部分交叉连接功能，从而节省传输带宽以及省去核心层中昂贵的数字交叉连接系统端口。

（5）支持动态带宽分配：支持G.7070定义的级联和虚级联功能，可以对带宽进行灵活的分配，带宽可分配粒度最小至2Mbit/s。既可以对SDH帧中列级别上的带宽分配，也可以通过LCAS对链路带宽实现动态配置和调整。

（6）提供综合网络管理功能：MSTP的业务配置只需要指定业务的源、宿和相应的要求，网络业务能快速自动生成，并能提供基于端到端业务的性能、告警监控及故障辅助定位。

（7）支持多种以太网业务类型：MSTP支持的以太网业务类型主要包括：点到点、点到多点、多点到多点。对于点到点的以太网业务只要MSTP支持透传功能;而点到多点和多点到多点以太网业务需要MSTP支持二层交换或以太环网功能。

（8）MSTP对以太业务以EoS（EthernetoverSDH）方式，采用多种适配容器（VC-12/3/4）对以太业务进行封装，可有效地避免封装的效率问题。

（9）技术上的发展使MSTP可接入各种级别的SDH业务以及ATM/IP业务，实现了多业务的同平台传输；能够方便地实现传输网络的业务调度和带宽管理，可应用于各种层次的网络。

由于MSTP技术的本质仍是基于TDM的技术，虽然能提供各种802.3接口以及L2功能来承载数据业务，但其能力仍不如纯IP网络。因此MSTP技术的市场定位应该是以TDM业务为主、以数据业务为辅。

2.RPR技术

RPR（ResilientPacketRings）称为弹性分组环，是在城域网应用中由于SDH和ATM技术复杂、价格昂贵以及以太网技术缺乏自主的QoS、网络恢复/保护和网管机制的背景下提出的，随后由IEEE802.17弹性分组数据环工作组对RPR技术进行了一系列的标准化。

RPR是一种在环网结构上采用分组技术来传送数据、话音、图像等业务的一种多业务传送平台，融合以太网技术的经济性、灵活性、可扩展性等特点，同时吸收SDH环网的50ms快速保护的优点，并解决了业务分类等QOS问题。

目前，RPR技术有两种实现方式，即基于SDH-MSTP的内嵌RPR和基于以太网物理层的RPR设备，通常称其为嵌入式RPR和纯RPR。

嵌入式RPR是新一代基于SDH的MSTP的主要技术特征之一，可根据应用需要，设定TDM的通道和传送IP等数据业务的RPR通道。目前中国信息产业部已颁布了有关行业标准YD/T1345-2005《基于SDH的多业务传送节点（MSTP）技术要求—内嵌弹性分组环（RPR）功能部分》。

纯RPR在环路上均采用MAC帧的分组方式来承载所有业务，不存在承载TDM语音的SDHVC通道，RPR环路将TDM业务设置为最高优先级，绝对保证其带宽，以保证其电信级的时延和抖动，同时还要提供相应的时间同步性能监测和故障诊断。RPR一般通过电路仿真（CES）来实现TDM业务在分组网上的传送。RPR技术的主要特点如下。

（1）采用双环结构，对环路带宽采用空间重用机制；

（2）基于MAC地址高速交换；

（3）具有网络拓扑结构的自动发现和更新功能，便于进行网络维护和管理；

（4）RPR环网可采用环回（Wrapping）和源路由（Steering）两种保护方式；

（5）支持灵活的带宽颗粒、带宽动态共享和分配以及统计复用；

（6）具有同步机制和严格的时延和抖动保障能力；

（7）可提多等级、可靠的CoS（CertificateofService）分类服务；

（8）支持带宽管理和拥塞控制机制;

（9）具有10/100Mb/s、GE等宽带数据接口和支持传统TDM业务的E1接口；

（10）由于RPR是为单个物理环或逻辑环而设计的MAC层技术，其应用仅局限在单环，跨环时必须终结，因此无法实现跨环业务的端到端带宽共享、公平机制、QoS和保护功能，因此在组建复杂网络时有一定的局限性。

在RPR网中，TDM业务所占比例不能太大，过多地使用保证带宽传输方式就失去了统计复用的优势，另一方面RPR电路仿真技术有一定的局限性，网络规模较大时，无法保证TDM业务的电信级QoS。

3.PTN技术

PTN（分组传送网，PacketTransportNetwork）是面向分组，支持传送平台基础特性的下一代传送平台，在IP业务和底层光传输媒质之间设置一个层面。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，并支持多业务接入，具有更低的总体使用成本，同时秉承光传输的传统优势，具备高可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程，便捷的OAM和网管，可扩展，安全性高，50ms电信级网络保护。

PTN的主要特性是分组和传送。以IP为内核，通过以太网为外部表现形式的业务层和光传输媒介设置一个层面，为L3/L2乃至L1用户提供以太网帧、MPLS（IP）、ATMVP和VC、PDH、FR等符合IP流量特性的各类业务。

PTN保留了传统SDH传送网的以下特性：

（1）通过分层和分域提供良好的网络可扩展性；

（2）快速故障定位、故障管理和性能管理等的OAM能力

（3）可靠的网络生存性，支持50ms电信级网络保护；

（4）不仅可利用网管系统配置业务，还可通过智能控制面灵活的提供业务。

为适应分组业务传送、PTN还引入以下分组的基本特性：

（1）分组业务的突发性要求支持高效的统计复用，PTN支持基于分组的统计复用功能；

（2）分组业务的CoS更加丰富，因此PTN必须提供面向分组业务的QoS机制，同时利用面向连接的网络提供可靠的QoS保障；

（3）支持电信级以太网业务，通过电路仿真机制支持TDM、ATM等传统业务；

（4）通过分组网络的同步技术提供频率同步和时间同步。

PTN采用完全分配的保护倒换机制，可提供简单快速的生存性机制，具备线性保护倒换和环网保护倒换两种方式，并满足传送网对保护时间的严格要求，能在50ms内完成保护倒换动作。

MSTP作为成熟、稳定的通信传输技术，在今后一段时间内仍将广泛应用于各条高速公路的通信系统中，但在高速公路本地网络业务向全IP化演进的大背景下，在收费系统、各种外场监控设备、监控数据等都已经是以IP为基础实现各种各样的业务接入，各种业务控制也逐渐转向IP化的条件下，高速公路本地传输网为了实现对上层业务的高效承载，从MSTP演进到PTN是大势所趋。