高速公路通信系統(tǒng)的設計及應用

1、 分類號：U D C：密級：學號：南 昌 大 學 工 程 碩 士 研 究 生學 位 論 文高速公路通信系統(tǒng)的設計及應用Design and Application of the Expressway Communication System吳云鵬培養(yǎng)單位（院、系）：信息工程學院指導教師姓名、職稱：龍 偉 教授指導教師姓名、職稱：申請學位的學科門類： 工科學科專業(yè)名稱：控制工程論文答辯日期： 2015 年12 月11 日答辯委員會主席：評閱人：2015 年12 月11 日 一、學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標

2、注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南昌大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者簽名（手寫）：簽字日期：年 月 日二、學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解南昌大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編本學位論文。同時授權(quán)北京股份有限公司和中國學術(shù)期刊（光盤版）電

3、子雜志社將本學位論文收錄到中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫和中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫中全文發(fā)表，并通過網(wǎng)絡向社會公眾提供信息服務，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。學位論文作者簽名（手寫）：導師簽名（手寫）：簽字日期：年 月 日簽字日期：年 月 日論文題目姓 名院/系/所E_mail學號論文級別 博士 碩士專業(yè)備注：公開 保密（向校學位辦申請獲批準為“保密”，年 月后公開） 摘 要摘 要高速公路通信系統(tǒng)是高速公路現(xiàn)代化、信息化和智能化管理的重要基礎支撐系統(tǒng)，可以準確、及時地傳輸各路網(wǎng)監(jiān)控和收費系統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)和圖像等信息，保持高速公路各管理部門之間聯(lián)絡通訊的暢通，為高速公路內(nèi)部各部門和外界建立可行

4、的聯(lián)系。高速公路通信系統(tǒng)還是交通通信網(wǎng)的重要基礎組成部分，為各種交通網(wǎng)絡服務及會議電視電話系統(tǒng)提供了基礎信息平臺。論文針對江西高速公路通信系統(tǒng)及應用進行了研究，簡述了高速公路通信系統(tǒng)及其業(yè)務需求及現(xiàn)狀，列出了高速公路通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和主要傳輸技術(shù)，給出了高速公路通信系統(tǒng)的規(guī)范原則和設計方法，并結(jié)合樂溫、溫沙高速公路通信系統(tǒng)工程改造升級，闡述了具體的系統(tǒng)規(guī)劃設計方案。關(guān)鍵詞：高速公路；通信系統(tǒng)；設計；傳輸；IPI AbstractABSTRACTHighway communication system is an important basic support system ofhighway m

5、odernization, information and intelligent management. It can transmit theinformation of the network monitoring and toll system accurately and timely, andmaintain the smooth flow of communication between the management departments ofthe expressway, and establish feasible connection between all depart

6、ments within thehighway and the outside world. Highway communication system is an important partof the communication network, which provides a basic information platform for allkinds of traffic network services and conference call system. The paper studies thecommunication system and the application

7、 of Jiangxi expressway. The highwaycommunication system and its business requirements and status are described. Thestructure and main transmission technology of the expressway communication systemare listed. The standard principle and design method of highway communicationsystem are presented.Keywor

8、ds：Highway network; Communication system; Network planning; IPII 目錄目 錄摘 要 .IABSTRACT .II目 錄 .III第1章 緒論 .11.1 課題背景和意義.11.2 高速公路通信系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.11.2.1 高速公路通信系統(tǒng)的國外發(fā)展現(xiàn)狀. 21.2.2 高速公路通信系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀. 21.3 本文的主要研究內(nèi)容.2第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述 .42.1高速公路通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .42.1.1 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng). 42.1.2 程控數(shù)字交換系統(tǒng). 42.1.3 緊急電話系統(tǒng). 42.1.4 數(shù)據(jù)、圖像傳輸系

9、統(tǒng). 52.1.5 移動通信系統(tǒng). 52.1.6 通信電源系統(tǒng). 52.2 高速公路通信系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù).62.2.1 SDH傳輸技術(shù). 62.2.2 ATM傳輸技術(shù). 62.2.3 IP網(wǎng)絡技術(shù). 72.3 組網(wǎng)技術(shù)分析.82.3.1 系統(tǒng)可靠性比較. 82.3.2 系統(tǒng)先進性比較. 82.3.3 系統(tǒng)經(jīng)濟性比較. 92.4 小結(jié).9第3章 高速公路通信系統(tǒng)設計 .103.1 高速公路通信系統(tǒng)規(guī)范.103.2 江西省高速公路網(wǎng)通信系統(tǒng)分析.123.2.1 江西省高速公路網(wǎng)現(xiàn)狀及需求分析. 123.2.2 江西省高速公路網(wǎng)總體方案設計. 143.2.3 江西省干線公路調(diào)整規(guī)劃. 163.3 本章小

10、結(jié).16第4章 樂溫、溫沙高速公路通信系統(tǒng)升級設計 .174.1 項目背景.174.1.1 樂溫、溫沙高速項目概述. 174.1.2 通信系統(tǒng)需求分析. 18III 目錄4.2 設計目標、原則與內(nèi)容.194.2.1 設計目標及原則. 194.2.2 設計內(nèi)容. 194.3 樂溫、溫沙高速公路通信系統(tǒng)方案設計.204.3.1 通信系統(tǒng)骨干網(wǎng)設計. 204.3.2 通信系統(tǒng)綜合業(yè)務接入網(wǎng)改造方案設計. 214.3.3 SDH設備性能要求. 244.3.4 設備技術(shù)指標. 264.4 圖像傳輸方案設計.274.4.1 圖像傳輸方案. 274.4.2 數(shù)據(jù)傳輸方案. 274.5 程控交換系統(tǒng)方案設計.

11、284.5.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方案. 284.5.2 語音交換系統(tǒng)改造. 294.5.3 系統(tǒng)接口方式與信令. 314.6 指令電話、收費對講和緊急電話系統(tǒng)方案設計.314.6.1 指令電話系統(tǒng). 314.6.2 收費對講系統(tǒng). 314.6.3 緊急電話系統(tǒng). 324.7智能交通及視頻會議系統(tǒng)方案設計 .324.7.1智能交通. 324.7.2 視頻會議系統(tǒng). 334.8其他附屬系統(tǒng)方案設計 .354.8.1通信電源系統(tǒng)設計. 354.8.2機房防雷接地. 364.8.3光纜敷設. 374.9 通信系統(tǒng)改造概算.384.10小結(jié) .40第5章 結(jié)論與展望 .41致謝 .42參考文獻 .43IV 第1

12、章 緒論第1章 緒論1.1 課題背景和意義隨著科學技術(shù)的發(fā)展，通信網(wǎng)絡正在進行一場科技革命。由傳統(tǒng)的PSTN（電話網(wǎng)）網(wǎng)絡、有線電視網(wǎng)絡（CATV）逐步發(fā)展到計算機互聯(lián)網(wǎng)、公眾多媒體通信網(wǎng)、智能網(wǎng)絡，一步步在影響和改變著人們的生活。伴隨著“十二五”期間智能交通等新領(lǐng)域研究和應用工作的全面開展，通信網(wǎng)絡也逐步向智能化方向演進。為了跟上當今社會發(fā)展速度，適應逐年增大的高速公路交通運輸流量，緩解不斷出現(xiàn)的高速公路交通運輸方面的種種問題1，譬如交通事故頻發(fā)、交通秩序混亂、道路擁擠不堪、環(huán)境污染嚴重等等2，對高速公路通信系統(tǒng)實施科學有效的規(guī)劃、設計及應用就顯得尤為重要。高速公路通信系統(tǒng)既是高速公路的基礎

13、設施之一，又是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)的服務對象。它為圖像數(shù)據(jù)傳輸提供了可靠的傳輸通道，從而保障了高速公路安全管理能力?？傮w而言，建立高速公路通信系統(tǒng)，是為了大力地提供互聯(lián)網(wǎng)收費通信保障，更好地滿足我國公路發(fā)展的需求,進一步適應全國互聯(lián)網(wǎng)管理。建立高速公路通信系統(tǒng)，還能夠提高整個國家地區(qū)公路的管理水平和安全保障能力,最終提高我國整體經(jīng)濟效益和社會效益。具體如下：（1）高速公路通信系統(tǒng)的設計及應用，能及時地為人們掌握最新的科學的信息，有助于人們做出正確判斷，有助于人們利用現(xiàn)有資源，充分地提高公路交通資源的使用率，為已所用，幫助他人。（2）高速公路通信系統(tǒng)的設計及應用，方便人們可以通過公路交通信

14、息這一平臺，最大范圍地與他人共享和利用交通信息，從而消除各部門管理內(nèi)容和方式相矛盾的情況。（3）高速公路通信系統(tǒng)的設計及應用，有助于人們進一步掃除制約高速公路現(xiàn)代化發(fā)展的障礙，有效地統(tǒng)一管理整個高速公路網(wǎng)，大大地節(jié)約了高速公路建設、管理和維護的成本。1 第1章 緒論1.2 高速公路通信系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 高速公路通信系統(tǒng)的國外發(fā)展現(xiàn)狀通信技術(shù)始于1840年美國的Samuel Morse和A hred Vail發(fā)明的電報（莫爾斯電報）。3隨著現(xiàn)代通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的發(fā)展，人們可以通過多媒體（medium）共享信息、圖片和聲音、視頻。因此通信系統(tǒng)就成為人與人之間或者人類與外界之間傳輸通道的媒

15、介體（media）了?？萍季褪堑谝簧a(chǎn)力，隨著高科技變革，高速公路通信技術(shù)最早由對講到集群，科技向前邁了一大步；然后綜合通信業(yè)務發(fā)展取代了單一的電話業(yè)務發(fā)展，從而SDH系列數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)4逐漸超越了微波通信發(fā)展，最終通過模擬通信向數(shù)字通信發(fā)展，從而形成了卓越的寬帶綜合業(yè)務數(shù)字（BISDN）通信系統(tǒng)。寬帶綜合業(yè)務數(shù)字（BISDN）5通信系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)多種業(yè)務，譬如監(jiān)控高速公路路況、檢測交通事故責任方和對過往車輛收費等等，除此之外，它還夠準確實時地向平臺傳輸通信系統(tǒng)中的語音、圖像和視頻等數(shù)據(jù)。作為通信技術(shù)，圖像編碼技術(shù)、異步傳輸模式（ATM）、光纖技術(shù)和IP技術(shù)，這些技術(shù)的發(fā)展使得綜合業(yè)務數(shù)字

16、網(wǎng)成為可能。目前適應高速公路通信的網(wǎng)絡技術(shù)有 SDH、ATM6和 IP7技術(shù)。當今網(wǎng)絡技術(shù)已具備分組化、數(shù)字化、寬帶化和傳輸光纖化的發(fā)展傾向。任何網(wǎng)絡技術(shù)都具有獨特的優(yōu)點才能得以生存和發(fā)展，但也不能排除由于自身的局限性，而被更先進的網(wǎng)絡技術(shù)所超越。于是網(wǎng)絡技術(shù)就出現(xiàn)了百家爭鳴、互通融合的現(xiàn)象。SDH 由于技術(shù)成熟，在很長一段時間內(nèi)，仍將被廣泛應用。大多數(shù)國家或地區(qū)首先會采用ATM Over SDH作為是高速公路通信系統(tǒng)及其聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。而寬帶IP（IP over ATM8、IP Over SDH9、IP Over WDM10等）技術(shù)將是未來交通專用通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢。1.2.2 高速公路通信系統(tǒng)的國

17、內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國加快了交通事業(yè)前進的步伐，高速公路作為陸路交通最有效的手段之一發(fā)展尤為迅速。我國高速公路始于70年代，高速公路發(fā)展快慢與否，是否先進，關(guān)系到國家經(jīng)濟發(fā)展水平高低。進入“九五”以來，隨著我國高速公路迅速發(fā)展，全國高速公路網(wǎng)正在逐步聯(lián)網(wǎng)11，高速公路通信系統(tǒng)是否運行2 第1章 緒論得通順，將直接影響整個高速公路系統(tǒng)的安全、高效的運營效率。高速公路通信系統(tǒng)主要有以下兩點特點：.能適時而又準確地為監(jiān)控、收費系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)、語音、圖像；.在信息通暢的前提下，為高速公路內(nèi)部和外界搭接橋梁。SDH12（同步數(shù)字體系Syschronous Digital Hierarchy）傳輸系統(tǒng)發(fā)展的

18、前身是PDH（準同步數(shù)字體系Plesiochronous Digital Hierarchy）系統(tǒng)。早期我國高速公路通信系統(tǒng)采用PDH傳輸系統(tǒng)，但隨著網(wǎng)絡技術(shù)和通信系統(tǒng)在高速公路上的廣泛應用，SDH系統(tǒng)傳輸在我國更多領(lǐng)域得到應用，因為它是當前國內(nèi)、國外廣泛應用的成熟的光纖傳輸技術(shù)。21世紀Internet網(wǎng)絡呈井噴式增長，IP技術(shù)異軍突起，IP技術(shù)是未來網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢。目前IP技術(shù)幾乎滲透于視頻、IP電話等多媒體和寬帶通信業(yè)務領(lǐng)域。1.3 本文的主要研究內(nèi)容本文首先簡單介紹了高速公路的發(fā)展概況，詳細闡述了國內(nèi)外高速通公路通信系統(tǒng)的發(fā)展狀況。其次介紹了SDH的基本原理，分析和討論了SDH的技

19、術(shù)發(fā)展背景和發(fā)展趨勢。最后介紹了樂溫、溫沙高速通信系統(tǒng)升級改造方案。本文的結(jié)構(gòu)安排如下：第一章緒論，主要闡述高速公路通信系統(tǒng)在什么樣的環(huán)境下發(fā)展的，并介紹了文章的結(jié)構(gòu)；第二章主要討論了高速公路通信系統(tǒng)的組成及其主要技術(shù)；第三章重點介紹了高速公路通信系統(tǒng)的規(guī)劃設計及相關(guān)技術(shù)，包括設計規(guī)范依據(jù)和現(xiàn)網(wǎng)分析等；第四章結(jié)合樂溫、溫沙高速公路通信系統(tǒng)工程改造升級的實例，給出了高速公路通信系統(tǒng)的具體設計內(nèi)容；最后是論文工作的結(jié)論與展望。3 第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述2.1高速公路通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)高速公路通信系統(tǒng)組成部分主要由：光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、程控數(shù)字交換系統(tǒng)、

20、移動通信系統(tǒng)和緊急電話系統(tǒng)。根據(jù)通信系統(tǒng)在高速公路中的應用特點，高速公路通信網(wǎng)組成部分又可分為圖像傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、程控數(shù)字交換網(wǎng)和長途通信干線傳輸網(wǎng)等。通信系統(tǒng)提供語音、圖像、數(shù)據(jù)綜合通信業(yè)務。通過先進的運行、管理、維護、設置建立一個高效率、高可靠性的綜合業(yè)務接入、傳輸光網(wǎng)絡。提供由程控交換機系統(tǒng)，提供最可靠的信令系統(tǒng)，實現(xiàn)集中的通信網(wǎng)絡運行、維護和管理信息系統(tǒng)。2.1.1 光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)是以光波為載體的一種通信系統(tǒng)。它用于傳輸數(shù)字信號的傳輸媒質(zhì)為光纖。光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)是為監(jiān)控系統(tǒng)的圖像、收費系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、傳真、圖像等非話業(yè)務之間提供話務通信，提供傳輸專用通道。

21、各條高速公路通信系統(tǒng)采用的方案有所不同，早期的光傳輸系統(tǒng)是PDH在運行，但是目前大多數(shù)光傳輸系統(tǒng)是建立在SDH技術(shù)上。由于SDH光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)，一般采用SDH與ONU光網(wǎng)絡單元接口、OLT光線路終端接口或維護管理接口相結(jié)合。當然也有的采用SDH+DLC接入系統(tǒng)模式。光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)是為高速公路通信而提供的遠距離傳輸渠道，其服務對象是道路沿線業(yè)務電話的數(shù)據(jù)通信、中繼線通路、移動通信和其它沿線業(yè)務。為了適應我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的需求，同時為了滿足電信業(yè)務的需要，光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)應該使用SDH、STM-4較為適宜。這樣做有利于簡化網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)，更加靈活方便的使用，同時還能夠增強維護和管理的能力。SDH本

22、地網(wǎng)管和接入網(wǎng)網(wǎng)管靈活運用即可“集中”也可“分開”設置。SDH在所有傳送網(wǎng)中仍是性能優(yōu)越的技術(shù)。2.1.2 程控數(shù)字交換系統(tǒng)程控數(shù)字交換系統(tǒng)是由通信中心的一整套匯接局數(shù)字程控交換機及若干用4 第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述戶（沿線各管理設施）組成。其容量是根據(jù)不同情況所設置的，它獨立的運行中國1號、7號、V5信令等設施，維護交換機配套終端設備，來維護實現(xiàn)業(yè)務的正?；ネā?.1.3 緊急電話系統(tǒng)當在高速公路發(fā)生了故障或緊急情況時，所提供的直接求救的專用系統(tǒng)緊急電話系統(tǒng)。它由放大器、呼叫亭設備以及控制中心設備三大部分組成。緊急電話系統(tǒng)不僅是在高速公路上提供一個直接求援呼救的專用通信系統(tǒng)，還是是一個獨

23、立的專用系統(tǒng)，控制著本管理所轄區(qū)域內(nèi)的所有緊急電話。緊急電話系統(tǒng)最好是通過使用油膏填充、有鋼帶鎧裝的銅芯線電纜進行傳輸，這樣不僅可以免維護，還能保證通信質(zhì)量。2.1.4 數(shù)據(jù)、圖像傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)、圖像傳輸系統(tǒng)是外場監(jiān)控設備與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，借助電纜和ONU音頻通道完成業(yè)務。監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸采用模擬傳輸?shù)姆绞?。通信系統(tǒng)設備為監(jiān)控設備在各站所的ONU設備的業(yè)務通道中提供足夠的2/4WVF接口，以方便綜合業(yè)務的接入和端口的擴充。所有的傳輸提供都是借用光纜傳輸通道，各攝像機的控制信號和視頻圖像復用后采用一纖傳輸方式傳輸，通信系統(tǒng)為每個攝像機配置一芯光纖。以前常用的模擬圖像傳輸，有其不足之處便是不

24、能充分利用有效帶寬，導致占用過多的資源，既浪費投資，效果又不是很理想。而數(shù)據(jù)、圖像傳輸系統(tǒng)不僅提高了圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量，還提高了圖像傳輸?shù)谋O(jiān)控效果。它是目前很適合高速公路通信遠距離的圖像監(jiān)控應用。發(fā)展到將來，它又有可能被數(shù)字圖像取代。2.1.5 移動通信系統(tǒng)作為現(xiàn)代綜合業(yè)務通信網(wǎng)中的一環(huán)節(jié)，移動通信是與衛(wèi)星通信、光纖通信一起被列為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的三大新興通信手段。移動通信技術(shù)是指用無線通信技術(shù)來完成移動終端之間或移動終端與固定終端之間的信息交換，兩個移動終端之間通信的完成需要一個完整的移動通信系統(tǒng)來支持。移動通信系統(tǒng)服務于高速公路調(diào)度通信，由于沿高速公路設有光傳輸通信系統(tǒng)，只需在綜合業(yè)務接入網(wǎng)的ON

25、U光網(wǎng)絡單元和光線路單元設備上設音頻接口板即可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。5 第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述2.1.6 通信電源系統(tǒng)通信電源系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的一個重要組成部分。若通信電源系統(tǒng)發(fā)生故障，就會導致供電質(zhì)量下降或供電中斷，通信系統(tǒng)就無法正常運行，必然會引發(fā)通信系統(tǒng)的故障，可能進一步將會造成巨大的經(jīng)濟損失和不可估量的政治影響。電源設備配備監(jiān)控模塊負責采集本站電源設備運行信息，并將采集到信息，通過話路傳輸?shù)酵ㄐ胖行?，以便進行電源網(wǎng)管維護終端。2.2 高速公路通信系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)目前適應高速公路通信的網(wǎng)絡技術(shù)主要有：SDH傳輸技術(shù)、ATM傳輸技術(shù)和IP網(wǎng)絡技術(shù)。2.2.1 SDH傳輸技術(shù)目前使用最廣泛的SDH(同步

26、數(shù)字體系Synchronous Digital Hierarchy)傳輸系統(tǒng)是在 PDH(準同步數(shù)字體系Plesiochronous Digital Hierarchy)系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，是當前廣泛使用的光纖傳輸技術(shù)。我國高速公路通信系統(tǒng)在早期采用PDH傳輸系統(tǒng)，后期基本上是采用SDH系統(tǒng)?；赟DH技術(shù)的高速公路通信系統(tǒng)通過利用程控交換（SPC，StoredProgramControl）+接入網(wǎng)（AN）技術(shù)+SDH傳輸把高速公路通信系統(tǒng)中的多業(yè)務融入到同一個傳輸平臺13，但是其網(wǎng)絡構(gòu)成復雜，除SDH平臺外還需要增加很多的輔助設備。這樣將對管理帶來一定的難度。SDH系統(tǒng)通過路由器提供給收

27、費計算機網(wǎng)絡的接口速率一般為128k或2Mbps，而收費計算機網(wǎng)絡本身是10Mbps/100Mbps，互聯(lián)網(wǎng)收費需傳輸大量的信息，這樣很可能形成通信瓶頸。由于SDH兼容PDH，同時具有標準的信息結(jié)構(gòu)等級（STMl，STM4，STM16等），網(wǎng)絡單元有標準的光接口，從而可實現(xiàn)多廠家設備互連，可以組成復雜的網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)。雖然SDH優(yōu)點很多，但SDH也有自身的缺點，如：這種技術(shù)只是一種簡單的點對點傳輸，一種簡單的復用過程，會導致帶寬利用率低。隨著高速公路通信網(wǎng)絡規(guī)模的迅速擴大和多媒體新業(yè)務的開發(fā)，SDH的不足還會逐漸出來。2.2.2 ATM傳輸技術(shù)ATM(Asynchronous Transfer

28、Mode異步傳輸模式)本質(zhì)上是一種高速分組交6 第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述換模式。它是集語音、數(shù)據(jù)和視頻交換于一體的綜合網(wǎng)絡。ATM以其高帶寬、速度快、低延時、容量大、伸縮性強和適應性強等特點已成為新一代網(wǎng)絡技術(shù)的代表。ATM這些特色都非常適合高速公路通信網(wǎng)業(yè)務內(nèi)容多、寬帶要求靈活、點多、線長、多站點多需求的特點要求。與其它的通信網(wǎng)絡技術(shù)相比，ATM具有如下優(yōu)勢：1.ATM能針對連接，提供業(yè)務質(zhì)量保證（QOS）保障。2.使用 ATM 技術(shù)，將形成一個幾乎沒有邊界的、使整個聯(lián)接網(wǎng)絡之間具有無縫轉(zhuǎn)接通道的全數(shù)字化信息網(wǎng)絡。3.當前大多數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)務還在分離的網(wǎng)絡上傳送，ATM技術(shù)是迄今唯一可以同時高

29、效傳送所有數(shù)據(jù)業(yè)務的標準化技術(shù)。4.因 ATM 標準包含不同的帶寬級別，使其能滿足未來不斷增長的數(shù)據(jù)通信需求。ATM可以集成廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)、專用網(wǎng)絡和公共網(wǎng)絡，并支持各種業(yè)務要求(語音、視頻、數(shù)據(jù))，能夠靈活地提供各種不同的交換速率和巨大的交換容量。ATM 作為實現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的核心技術(shù)，適應性極強。它可以應用到從LAN到WAN的各種領(lǐng)域。伴隨ATM的迅速發(fā)展，ATM不但大量被作為骨干網(wǎng)技術(shù)，而且可以比較經(jīng)濟地支持端到端的連接。從以上分析可以看出，ATM技術(shù)最適合于作為高速公路通信系統(tǒng)及其聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。2.2.3 IP網(wǎng)絡技術(shù)近 20 多年以來,Internet 網(wǎng)絡的覆蓋規(guī)模急劇增大，它

30、的用戶數(shù)量和業(yè)務量迅速增長，這使得IP技術(shù)在現(xiàn)代的信息網(wǎng)絡飛速發(fā)展14。IP技術(shù)很快廣泛地被應用于現(xiàn)代的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務中，IP 位于 OSI(開放系統(tǒng)互聯(lián))七層模型的網(wǎng)絡層(Network Layer)上，屬于第三層網(wǎng)絡技術(shù)。IP 技術(shù)面向無連接，屏蔽了不同網(wǎng)絡的底層實現(xiàn)采用統(tǒng)一的協(xié)議和地址格式，使異種網(wǎng)絡互連只要在IP層取得一致即可交換信息。使用IP技術(shù)的API庫程序開發(fā)人員可以自由的設計所需要的應用軟件，這加快了IP技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務中的普及與發(fā)展15。IP 技術(shù)中使用的數(shù)據(jù)包的長度是變化的，ATM 網(wǎng)絡中對數(shù)據(jù)進行打包時的數(shù)據(jù)單元的長度是固定的。因此，IP 技術(shù)在高速公路系統(tǒng)中的語音和視頻等

31、實時業(yè)務方面受到制約。另外，在高速公路信息管理系統(tǒng)中只有計算機網(wǎng)絡是基于 IP，其它業(yè)務都7 第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述需轉(zhuǎn)換才基于 IP。對于區(qū)域內(nèi)高速公路聯(lián)網(wǎng)收費和集成控制的通信網(wǎng)絡，由于作為骨干網(wǎng)業(yè)務接入點少，且以計算機網(wǎng)絡為主，IP技術(shù)不失為一種好的選擇。2.3 組網(wǎng)技術(shù)分析省級高速公路骨干網(wǎng)的建設一般是根據(jù)本省的統(tǒng)一規(guī)劃實施，其模式相對固定，路段內(nèi)的通信網(wǎng)實現(xiàn)方式也相對比較靈活?，F(xiàn)對目前高速公路骨干網(wǎng)應用較廣泛的IP方案和SDH方案進行分析比較：IP方案是指千兆以太網(wǎng)組合IP軟交換的組網(wǎng)技術(shù)。SDH方案是指SDH+程控交換機+綜合業(yè)務接入網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)。2.3.1 系統(tǒng)可靠性比較IP

32、方案：各種業(yè)務一般只需要轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包即可進入傳輸通道。SDH方案：監(jiān)控數(shù)據(jù)、收費數(shù)據(jù)、語音、監(jiān)控、收費圖像所采用的協(xié)議無法兼容和共用，各業(yè)務需經(jīng)過多次的協(xié)議轉(zhuǎn)換才能進入傳輸通道，需配備多套轉(zhuǎn)換設備。由上可見：SDH方案接口數(shù)量、設備類型決定系統(tǒng)的集成度不高，需要配置多套獨立設備，從而增加資金投入。而IP方案接口單一、設備類型少、集成度高等特點，明顯減少系統(tǒng)投入成本。2.3.2 系統(tǒng)先進性比較1.傳輸帶寬方面IP方案：所有業(yè)務接口均能實現(xiàn)線速100M。SDH方案：將高速以太網(wǎng)通路在傳輸中是按n2M分配帶寬，在實際應用無法達到100M。2.帶寬利用率IP方案：采用動態(tài)包交換，帶寬利用率較高。S

33、DH方案：采用SDH固有的幀結(jié)構(gòu)和TDM電路交換，帶寬利用率較低。3.業(yè)務適應性IP方案：語音、圖像等業(yè)務采用不同的QOS服務，適合數(shù)據(jù)業(yè)務，比較容易實現(xiàn)三網(wǎng)合一。SDH方案：數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務需經(jīng)多次協(xié)議轉(zhuǎn)換，適宜實時性電話語音業(yè)務，8 第2章 高速公路通信系統(tǒng)概述不易實現(xiàn)三網(wǎng)合一。2.3.3 系統(tǒng)經(jīng)濟性比較1.通信站分中心配置IP方案：千兆網(wǎng)交換機70萬元，IP語音交換機40萬元，內(nèi)置通信電源，總計約110萬元。SDH方案：傳輸接入設備約50萬元、SPC約80萬元、通信電源約5萬元，總計約135萬元。兩種方案比較可知，IP傳輸方案節(jié)約投入約25萬元。2.通信站配置IP方案：千兆網(wǎng)交換機15萬元

34、，通信電源無需單獨配置。SDH方案：傳輸接入設備20萬元，通信電源3萬元，總計約23萬元。兩種方案比較可知，IP傳輸方案節(jié)約投入約8萬元。3.其他配置IP方案：收費系統(tǒng)所需的交換機4萬元/站，設備機柜2套/站，設備較少。SDH方案：收費系統(tǒng)所需的交換機4萬元/站，設備機柜4套/站，設備較多。4.費用比較按15站估算：IP方案約245萬元，SDH方案約398萬元，IP方案節(jié)約總投入約153萬元。2.4 小結(jié)本章主要介紹了高速公路通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，并詳細分析和比較了幾種常見網(wǎng)絡技術(shù)的優(yōu)缺點。9 第3章 高速公路通信系統(tǒng)規(guī)劃設計第3章 高速公路通信系統(tǒng)設計3.1 高速公路通信系統(tǒng)規(guī)范通信系統(tǒng)規(guī)范如

35、表3.1所示。表3.1 通信系統(tǒng)規(guī)范表通信系統(tǒng)規(guī)范1光傳輸系統(tǒng)1.011.021.031.041.051.061.071.081.091.101.111.121.131.141.15SDH長途光纜傳輸系統(tǒng)工程設計規(guī)范SDH長途光纜傳輸系統(tǒng)工程驗收規(guī)范SDH光纜通信工程網(wǎng)管系統(tǒng)設計規(guī)范SDH本地網(wǎng)光纜傳輸工程設計規(guī)范數(shù)字同步網(wǎng)工程設計規(guī)范YD/T 5095-2005YD/T 5044-2005YD/T 5080-2005YD/T 5024-2005YD/T 5089-2005YD/T 5090-2005YD/T 5139-2005數(shù)字同步網(wǎng)設備安裝工程驗收規(guī)范有線接入網(wǎng)設備安裝工程設計規(guī)范有線接

36、入網(wǎng)線路工程設計規(guī)范IP組播路由協(xié)議YD/T 1177-2002YD/T 1178-2002YD/T 1179-2002YD/T 5032-2005YD/T 5033-2005YD/T 5135-2005YD/T 5136-2005為IP用戶提供智能網(wǎng)業(yè)務的技術(shù)要求在同步數(shù)字體系(SDH)上傳送以太網(wǎng)幀的技術(shù)規(guī)范會議電視系統(tǒng)工程設計規(guī)范會議電視系統(tǒng)工程驗收規(guī)范IP視訊會議系統(tǒng)工程設計暫行規(guī)定IP視訊會議系統(tǒng)工程驗收暫行規(guī)定2數(shù)字程控交換系統(tǒng)2.012.022.032.042.05程控電話交換設備安裝工程設計程控電話交換設備安裝工程驗收綜合交換機技術(shù)YD 5076-98YD 5077-98YD/

37、T 1123-2001YD/T 5053-2005YD/T 5179-2009電話網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)工程設計規(guī)范光纜通信工程網(wǎng)管系統(tǒng)驗收規(guī)范10 第3章 高速公路通信系統(tǒng)規(guī)劃設計2.062.072.082.09固定電話交換設備安裝工程設計規(guī)范固定電話交換設備安裝工程驗收規(guī)范No.7信令網(wǎng)工程設計規(guī)范YD/T 5076-2005YD/T 5077-2005YD/T 5094-2005YD/T 1180-2002No.7信令網(wǎng)網(wǎng)絡管理接口技術(shù)規(guī)范3緊急電話系統(tǒng)3.013.023.033.04高速公路緊急電話系統(tǒng)JT/T703-2007GB/T 19516-2004JT/T 621-2005YD/T 511

38、4-2005高速公路有線緊急電話系統(tǒng)技術(shù)要求公路GSMCDMA數(shù)字緊急電話系統(tǒng)移動通信應急車載系統(tǒng)工程設計規(guī)范4IP電話4.014.024.034.044.054.064.074.084.094.10IP電話網(wǎng)守設備技術(shù)要求和測試方法IP電話/傳真業(yè)務總體技術(shù)要求IP電話網(wǎng)關(guān)設備互通技術(shù)規(guī)范IP電話網(wǎng)關(guān)設備技術(shù)要求YD 1142-2005YD/T 1044-2000YD/T 1046-2000YD/T 1071-2000YD/T 1072-2000YD/T 1088-2000YDT 1516-2006YD/T 1264-2003YD/T 1164-2002YD/T 1286-2003IP電話網(wǎng)

39、關(guān)設備測試方法IP電話業(yè)務的編號IP智能終端設備技術(shù)要求IP電話終端IP電話/傳真業(yè)務總體技術(shù)要求(第二階段)IP電話系統(tǒng)的管理信息庫(MIB)技術(shù)要求IP電話補充業(yè)務技術(shù)要求基于H.323和基于會話初始協(xié)議(SIP)的IP電話互通技術(shù)要求4.115YD/T 1288-2003光、電纜5.015.025.035.045.055.06長途通信光纜線路工程設計規(guī)范長途通信光纜線路工程驗收規(guī)范大樓通信綜合布線系統(tǒng)YD 5102-2005YD 5121-2005YD/T 926(1-3)-2001GB/T 50311-2007GB/T 50312-2007YD/T 814.4-2007綜合布線系統(tǒng)工程

40、設計規(guī)范綜合布線工程系統(tǒng)驗收規(guī)范光纜接頭盒 第4部分：微型光纜接頭盒11 第3章 高速公路通信系統(tǒng)規(guī)劃設計5.075.085.095.10總配線架光纜接頭盒 第一部分室外光纜接頭盒通信光纜交接箱YD/T 694-2004YD/T 814.1-2004YD/T 988-2007YD/T 694-2004總配線架6通信電源系統(tǒng)6.016.026.036.046.056.066.076.086.096.106.116.12通信電源設備安裝工程驗收規(guī)范通信用電源設備抗地震性能檢測規(guī)范通信局(站)防雷與接地工程設計規(guī)范接入網(wǎng)電源技術(shù)要求YD 5079-2005YD 5096-2005YD 5098-20

41、05YD/T 1184-2002YD/T 731-2002YD/T 799-2002YD/T 944-1998GB 11032-2000JB/T 7620-1994YD/T 5027-2005YD/T 5058-2005YD/T 5040-2005通信用高頻開關(guān)整流器通信用閥控式密封鉛酸電池通信電源設備防雷技術(shù)與測量交流無間隙金屬氧化物避雷器補償式交流穩(wěn)壓器通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)工程驗收規(guī)范通信電源設備安裝工程設計規(guī)范3.2 江西省高速公路網(wǎng)通信系統(tǒng)分析3.2.1 江西省高速公路網(wǎng)現(xiàn)狀及需求分析截至2014年底，全省建成高速公路4515公里、一級公路1902公里、二級公路9941公里、三級公路10619公里、四級公路10