谁是明天掌门人—高速公路通信系统及其联网技术现状及走势

zjol

2001-03-13　中国公路网　邓保华,黄铮,邹国平


通信技术日新月异
通信市场风起云涌
躁动的通信世界 激烈的精彩博奕
通信技术的明天 究竟谁主沉浮
　　高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统，它要实现监控系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时的传输，保持高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务（如 Intranet、Internet）及会议电视系统提供传输通道。

　　随着计算机技术。网络技术和通信技术的迅速发展，高速公路通信技术也从简单的无线对讲系统发展到800MHz无线集群系统，从小容量微波通信发展到SDH系列数字光纤传输系统，从单纯的电话业务发展到包括语音、数据和图像等多种信息的综合通信，并从模拟通信向数字通信演变，开始组建先进的宽带综合业务数字（B－ISDN）通信系统。

　　进入"九五"以来，我国的高速公路建俊发展非常迅速，高速公路网正在逐步形成。在某些高速公路建设发达的省份已经开始着手进行区域内高速公路网交通机电工程（通信、收费、监控）的方案论证及工程实践。这样，高速公路通信系统已开始从单条路的内部通信向路网环境的广域通信转变，其组网技术也会有很大区别。我们从高速公路通信业务特点人手，对比分析能满足高速公路通信业务的组网技术，最后提出了高速公路通信系统及其联网技术的优化选型。

高速公路通信业务及其接入特点

　　高速公路通信业务大概可以分为语音、数据和图像三大部分：

　　语音业务包括业务电话BT、指令电话CT、紧急电话ET、无线集群、广播系统等。

　　数据业务分为2部分。一是收费系统计算机网络互连，即收费站——收费（分）中心——收费总中心的三级收费网络，计算机收费局域网的速率一般是10Mbps/100Mbps；二是外场交通监控数据采集及控制，这是一些低速数据，包括可变情报板、限速标志、车辆检测、气象检测。图像切换和控制等。

　　图像业务主要是CCTV交通监控图像及会议电视图像。CCTV交通监控图像包括收费站中收费车道、收费亭和收费广场图像以及重要路段和立交桥的外场监控图像。

　　从上分析可以看出高速公路通信网是一个多业务、传输距离长的专用多媒体传输系统。

　　同时，伴随着交通信息产业的兴起，高速公路通信网作为交通信息网重要组成部分，其用户的可用带宽（Available access band width）在逐步增加，对业务的要求也逐步向宽带化、实时化发展。因此高速公路通信系统必须把语音、数据和图像三种业务集成在同一网络平台上实现真正的综合业务数字网（ISDN），并且向宽带化（B－ISDN）方向发展。

高速公路通信网络技术

　　光纤技术、IP技术。图像编码技术和异步传输模式（ATM）是90年代对网络发展产生巨大影响的四大技术，其发展使得综合业务数字网成为可能。目前适应高速公路通信的网络技术有SDH、ATM和IP技术。

　　——SDH技术

　　SDH（同步数字体系一Syschronous Digital Hierarchy）传输系统是在 PDH（准同步数字体系Plesiochronous Digital Hierarchy）系统的基础上发展起来的，是目前国内外广泛应用的成熟的光纤传输技术。我国高速公路通信系统除早期采用PDH传输系统外，后期基本上是采用SDH系统。基于 SDH技术的高速公路通信系统通过利用交换十 SDH十接入网技术能把高速公路通信系统中的多业务融入到一个传输平台。但是其网络构成复杂，除传输平台之外，还需很多的附加设备，如收费计算机网络要外接路由器；对于视频需外接编解码器和切换器、分配器；对于电话和低速数据需要外接时隙分割器等，这对管理带来很大难度，同时SDH系统通过路由器提供给收费计算机网络的接口速率一般为128k或2Mbps，而收费计算机网络本身是10Mbps/100Mbps，且联网收费需传输大量的信息（如抓拍的数字图像等），这样．就可能形成通信瓶颈。造成上述问题的原因是标准SDH是针对电信公用网设计的，提供的业务接入为E1、E2、E3等，不会直接提供视频、低速数据和LAN的接口，为了解决诸如此类的问题，有的厂商已开发出适应高速公路通信的专用多媒体通信网络，如上海贝尔开发的基于SDH标准infotrax。西门子OTN等。

　　SDH由于兼容PDH，具有标准的信息结构等级（STM－l，STM－4，STM－16等）、网络单元有标准的光接口可在光路上互通等优点，并被单条高速公路通信系统所广泛采用。但它也有自身的缺点，如只是一种简单的点到点传输，一种简单的复用过程，网络启动后即建立固定传输链路，固定的多路复用、带宽利用率低等。尤其是标准的SDH是针对电信公用网设计的，更适应于以语音业务为主的电信网。

　　——ATM技术

　　ATM（异步传输模式一 Asynchronous Transfer Mode）是一种全新的网络技术， 1991年，ATM被ITU－T确认为宽带综合业务数字网（B-ISDN）的传送模式。ATM cell(信元)、ATM vc(虚连接)和 ATM switch(交换)构成了ATM的三大技术基础。ATM技术已是一个拥有标准化的技术细则，成熟可靠的多媒体通信网络的全球标准。ATM以其高带宽、低延时和适应性强等特点已成为新一代网络技术的代表。

　　ATM最初是伴随着B－ISDN的概念提出的，因而ATM交换技术和传输技术，从诞生起就是为语音。数字和图像在同一网络上的综合交换和传输设计的。它综合了基于电路交换的电话网和基于包交换的数据网的优点，通过面向连接的信元交换和传送，为语音、数据和图像等不同传输要求的业务提供服务质量保证（Qos：Quality of service）的带宽动态分配和连接。与其它的通信网络技术相比，ATM有如下主要特点：

业务质量保证（QoS），ATM能针对连接提供QoS保障
简单的、固定长度的短数据包一信元（cell）
统计时分复用（异步性）、带宽利用率高
面向连接的交换方式
传送差错处理、高层的数据流控制
　　ATM作为实现宽带综合业务数字网（B－ISDN）的核心技术，其适应性极强。它可以应用到从LAN到WAN的各种领域，以及从数据传输到音频、视频传输的各种应用中。同时，伴随ATM的迅速发展，ATM不但大量被作为骨干网技术，而且可以经济地支持端到端的连接。因此从以上分析可以看出，ATM技术最适合于作为高速公路通信系统及其联网的技术。

　　——IP技术

　　进入九十年代以来，Internet网络规模、用户数量以及业务量呈现指数增长，IP技术异军突起，几乎成了未来信息网络的代名词。目前IP技术主宰了几乎所有的数据业务，而且正在向话音、视频领域扩展，IP电话（IP Phone）、IP传真（IP FAX）、电视会议、可视电话和点播电视（VOD）等多媒体和宽带通信业务也将加入到 Internet上来，大有 Everything on IP之势。 IP是位于）OSI（开放系统互联一OPen System Interconnection）七层模型的网络层（Network Layer）上，即第三层技术。IP技术面向无连接、屏蔽了不同网络的底层实现，采用统一的地址格式和协议，使得异种网络互联只要在IP层取得一致即可交换信息。同时，TCP／IP协议族提供良好的应用程序接口（API），使得用户在此基础上可自主开发大量应用软件，这也是IP技术迅速发展起来的原因之一。

　　高速公路通信系统及其联网是否必须采用IP技术呢？其实IP迅速发展根源于Internet的迅速普及，IP的业务专长是非实时型的数据。由于IP包的长度不是固定的（不像ATM中的cell固定为53字节），长信息包和短信息包中的信息打包、拆包时延差别很大，从而引起了较大时延抖动，不太适于高速公路通信系统中的语音和视频等实时业务。另外，对于单条高速公路系统而言只有收费计算机网络是基于IP，其它业务都需转换才基于IP，见视频业务通过网络编解码器（具有IP地址）。语音通过IP网关。然而由于高速公路通信业务接入分散，接入成本太高，因而IP技术目前暂不适应单条高速公路通信系统。对于区域内高速公路联网收费通信网络，由于作为骨干网业务接入点少，且以收费计算机网络为主，IP技术不失为一种好的选择。

　　——网络技术的融合

　　目前的网络技术朝着数字化、宽带化、传输光纤化、分组化的方向上发展。任何网络技术都具有独特的优点才能生存和发展，但也不能排除自身的局限性，于是出现了各技术的互通结合，产生了各种重叠模型和集成模型，如 ATM Over SDH、IP over ATM、IP Over SDH、IP Over WDM。

　　1、ATM over SDH

　　ATM Over SDH是利用 SDH的大容量、光纤传输与稳定可靠的带有自愈和迂回路由的网络结构作为ATM交换核心的基础。其技术是将ATM信元打包成SDH帧（ATM信元映射到SDH的VC－4容器中）在SDH上进行传输，即利用了ATM面向连接的快速交换能力，提供QoS保障；又利用SDH可靠的传输特性。因此从性能、价格和发展态势综合考虑，目前 ATM Over SDH技术是高速公路通信系统及其联网技术的首选。

　　2、IP Over ATM

　　IP Over ATM技术的方式是只对数据流的第一个数据包进行路由地址处理，按路由转发。随后按以计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC），以后的数据包沿着VC以直通（Cut Through）方式进行传输，不再经路由器，从而将数据包的转发速率提高到第二层交换的速度。

　　3、IP Over SDH

　　IP Over SDH 技术是以SDH网络作为IP数据 网络的物理传输网络。它使用链路适配及成帧协议对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷封装（SPE）中，按各次群相应的线速率进行连续传输。IP Over SDH也叫Packet Over SDH或PPP Over SDH，它保留了IP面向非连接的特性。

　　4、IP Over WDM

　　WDM(光波分复用-WaveLength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中能同时传输多个波长的光信号的一种技术。从光通信技术发展趋势看SDH/SONET在不久的将来必然让位于WDM技术。因此IP Over(IP Over Optical)将最终取代IP Over SDH/SONET。IP Over WDM是一种最简单、直接的体系结构，省掉了中间ATM层与SDH层（IP直接在光路上传输），简化了层次，减少了网络设备，从而减少了功能重叠。减轻了网管复杂性，同时降低了额外开销，提高了传输效率。

　　高速公路通信系统是集语音、图像和数据一体的多媒体数字传输系统。SDH作为成熟、稳定的光纤传输技术，在今后一段时间里仍将广泛应用于单条高速公路的通信系统中，但随着高速公路联网收费和路网集中监控的到来，ATM OverSDH无疑是高速公路通信系统及其联网技术是首选，而宽带IP（IP Over ATM、IP Over SDH、IP Over WDM等）技术将是未来交通专用通信网的发展趋势。