第八章 高速公路通信系统设计实例

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。
一、 SDH传输技术
SDH(同步数字体系—Synchronous 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。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 14
（4）IP网络技术 目前IP技术主宰所有的数据业务，而且正在向语音、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。IP 位于OSI(开放系统互联)七层模型的网络层(Network Layer)上，属 于第三层技术。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，使异种网络互连只要在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)，使用户在此基础上可自由开发大量应用软件。
集群、广播等。
业务电话BT是通信系统基本的通信业务，包括网内各级管理机 构的业务电话和个人电话，它能实现高速公路专用网内用户和公用网 用户间的通话；指令电话CT为在高速公路内部进行交通管理和调度指 挥服务，指令电话调度台对分机具有选呼、组呼、令呼等功能，它包
括有线指令电话和无线指令电话；紧急电话ET是高速公路内部专用的
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。从性能、价 格和发展总趋势综合考虑，ATM Over SDH技术是目前高速公路信息管
理系统通信技术的首选。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
17
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
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
15
高速公路通信系统是否必须采用IP技术呢?其实IP技术主要由以 太网和TCP／IP技术发展而成，其迅速发展根源于Internet的迅速普 及，IP的业务专长是非实时型的数据。由于IP数据包的长度不是固 定的(不像ATM中的cell固定为53个字节)，长信息包和短信息包中的 信息打包、拆包时延差别很大，从而引起了较大的时延抖动，不太 适用于高速公路系统中的语音和视频等实时业务。另外，在高速公 路信息管理系统中只有计算机网络是基于IP，其它业务都需转换才 基于IP，如视频业务需通过网络编解码器(其IP地址)，而语音需通 过IP网关。而且由于高速公路通信业务接入分散，接入成本较高， 所以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 公路联网收费和集成控制的通信网络，由于作为骨干网业务接入点 少，且以计算机网络为主，IP技术不失为一种好的选择。
广场图像以及重要路段和立交桥的外场监控图像。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 8
从以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的重要组成部分，其用户的可用带宽需求在逐
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
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 16
三、 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wenku.baidu.com排除自身的局限性，于是出现了各技术的互通结合并产生了各种
重叠模型和集成模型，如ATM Over SDH、IP Over SDH、IP Over WDM 1. ATM Over SDH
安全报警电话，为高速公路使用者提供紧急呼救求援的通信手段；广 播包括路侧道路情报广播及交通信息电台广播。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 7
数据业务包括高速数据业务和低速数据业务。
高速数据业务主要是指高速公路收费系统和综合管理信息系统
（包括办公自动化系统、路政和养护管理信息系统等）计算机通信网 络的数据业务，通信系统为其提供传输信道。其中收费系统计算机网
第八章 高速公路通信系统设计实例
8.1 系统设计原则及目标 8.2 高速公路通信业务及其接入特点分析
8.3 高速公路通信网络技术分析
8.4 某省高速公路网通信系统网络规划
8.5 通信系统的实施
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
1
高速公路交通流量大、车速快，因此它需要高水平的服务。为了 迅速了解高速公路运行情况，及时处理事故，要求报警及时、指挥得 力，随时交换路网各节点的信息，进行分析处理，并把路网内各段的 运行状态及时提供给汽车驾驶员，以利于控制、诱导交通、避免道路 阻塞和交通事故，保证交通畅通，所有这一切要求采用现代化的交通 管理手段，和现代化的通信设施才能得能实现。 以往高速公路的建设是分段建设、分段投资，通信系统设备的采 购没有整体规划，设备仅考虑满足本路段的通信需求，很少考虑区域 网乃至省网的联网需求，致使通信网络不畅通，设备维护工作量大， 不能实现统一的网络管理。所以应该在道路建设规划的同时进行通信 系统的规划，并根据道路建设进度分期实施通信工程，全网统一技术 规范、设备采购，实现互联、互通。
光纤或电路。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
4
4. 与高速公路收费系统、监控系统、服务系统等协调考虑，注
重效益、优化系统。 5. 建设标准着眼于高科技、高技术平台，主要采用光纤数字传 输和程控数字交换机等先进技术。某省高速公路通信专用网为宽带 综合业务数字网（B-ISDN），它集话音、图像、数据和文本等综合 业务和网络自动管理于一体。 6. 以有线通信为主，无线通信为辅。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 2
8.1 系统设计原则及目标
一、设计原则 通信网络基本上采用两级结构：各路段通信分中心汇集其管辖路 段内各收费站的信息，并完成路段内各收费站的信息交叉。其传输均 采用SDH系统，在组网上，各通信站（ONU：Optical Network Unit ）、 通信中心(OLT：optical line terminal )在同一个双纤自愈的SDH环上，通 过路由器的配置来体现其地位。 各路段通信系统互为独立，但均预留互联的接口，并为干线传输 预埋了光纤。各路段的光纤数字传输系统、程控数字交换系统均为深 圳华为公司或深圳中兴通信公司的国产设备，为今后全省通信网络的 统一网管打下基础。各路段均设置了紧急电话（两公里一对，特殊路
地址处理，按路由转发，随后按已计算的路由在ATM网上建立虚电路
（VC），以后的数据沿着VC以直通方式进行传输，不再经路由器，从 而将数据的转发速率提高到第二层交换速度。
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路平台上 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。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
9
8.3 高速公路通信网络技术分析
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，它们的发展使综合业务数字
高次群信号经异步映射（即指针调整）装入相应的VC中，异步映射不
要求信号与网络同步。SDH复用最基本的原则是字节间插复用，即复 用时按顺序从各支路读取一个字节，则每个支路的信号会对应于固定
的时隙，如图8.1所示。指针处理的作用是保证复用时各支路信号的
同步，通过调整指针，可进行同步信号间的相位校准，同时通过正负 调整还可以进行频率校准。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 12
二、 ATM 传输技术和IP网络技术
ATM(Asynchronous Transfer Mode异步传输模式)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、
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
6
8.2 高速公路通信业务及其接入特点分析
高速公路的通信业务大致可以分为语音、数据和图像三大部分。
语音业务包括业务电话(BT Business Telephone)、指令电话(CT Command Telphone )、紧急电话(ET Emergency Telphone)、无线
络要实现收费站、收费（分）中心、收费总中心的三级收费网络互连，
计算机收费局域网的速率一般为10Mbps/100MMbps。 低速数据业务主要是指外场交通监控数据业务，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 Closed Circuit Television)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、
段如大桥、隧道为一公里一对），并为图像传输提供了通道。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二 3
某区域高速公路网通信系统规划应遵循如下原则：
1. 高速公路通信系统符合国家和交通部现行通信技术政策、标 准和规范的要求；
2. 本着全面规划、统筹安排、分期实施、逐步完善的原则，随
着某省高速公路建设的逐步发展，充分满足高速公路管理和安全保 障的需要。 3. 建设规模主要立足于公路专用网业务需求，采用模块化结构、 升级平滑、系统具有扩容性；按互利互惠原则可出租部分通信管道、
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的传输特点简述 如下：
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
13
（1）ATM传输特点 ATM可以集成局域网与广域网络、公共网络和专用网络，并支持 各种业务要求(语音、数据，视频)，能够灵活地提供各种不同的交换 速率和非常大的交换容量。ATM支持点到点、点到多点和广播方式的 传输以及单向连接、对称或非对称的双向连接等多种连接方式。 (2) ATM的统计复用技术 ATM采用异步时分复用的方式。来自不同信息源的信元汇集到一 起，在一个缓冲器内排队，队列中的信元逐个输出到传输线路，在传 输线路上形成首尾相接的信元流。信息和它在时域中的位置之间没有 任何关系，信息只是按信元头中的标识来区分，所以称为异步时分 复用。而同步时分复用中，信息以它在一帧中的时间位置(时隙)来区 分，一个时隙对应一条信道。ATM由于采用了异步时分复用方式，任 何业务都可按实际需要来占用网络资源。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
5
二、 总体目标
1.体现经济效益。
2.保证省高速公路通信专用网的高质量运行和网络资源的充 分利用。 3.为了配合系统方案的实施，除规划各系统方案外，对各系 统的分期实施、配套设施（如电源、地线、机房、定员等）、既有
设备改造等与通信系统工程密切相关的内容也要提出要求和建议。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
11
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程控交 换（SPC Stored Program Control ）+SDH传输+接入网（AN）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SDH平台外还需要很多的附加设备。
SDH采用同步复接方式和灵活的复用结构将不同速率的信号插入/引出
到同步传送模块STM-M（SDH的信息结构等级）中进行透明传输。
信息工程学院•通信工程系
2013年8月6日星期二
10
信息装入SDH帧的净负荷中要经过映射、复用、指针处理。需要传送
的电路层信号先在容器中经码速调整变为同步信号，再经映射形成 VC-(virtual container- 虚容器)信息，VC的包封速率与SDH网同步。