光傳輸網(wǎng)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

UTN面向視頻、音頻、數(shù)據(jù)、狀態(tài)報警、對講、以太網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)，采用自主知識產(chǎn)權(quán)專利的帶寬預(yù)留傳輸、交換技術(shù)，具有光纖自愈環(huán)網(wǎng)拓撲、快速倒換等特點，提供針對不同業(yè)務(wù)的以太網(wǎng)QoS保證，接入方式多樣，組網(wǎng)靈活，很好地滿足了各高速公路視頻監(jiān)控領(lǐng)域的實際需求(UTN應(yīng)用拓撲圖見圖1)。

UTN主要由遠端接入設(shè)備ONU及局端光接收設(shè)備OLT組成，中心光接收交換設(shè)備OLT采用插卡式設(shè)計，可根據(jù)實際情況進行配置(其詳細配置參見表1)。

多業(yè)務(wù)接入，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，包括收費監(jiān)控、道路監(jiān)控等存在大量的各類業(yè)務(wù)接入需求，主要包括監(jiān)控的視頻圖像、監(jiān)控子速率業(yè)務(wù)、音頻、對講、電話等。

針對高速公路多業(yè)務(wù)接入應(yīng)用需求，UTN通過光纖將監(jiān)控系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)接入、傳輸、交換、管理等系統(tǒng)結(jié)合于一體。在全光網(wǎng)、高可靠傳輸?shù)幕A(chǔ)上，ONU單體設(shè)備可實現(xiàn)數(shù)字視頻、音頻、報警開關(guān)量、各種低速數(shù)據(jù)、對講、VoIP等信號通過以太網(wǎng)接入傳輸。它基本涵蓋了高速公路機電系統(tǒng)中外場至收費站側(cè)的各類接入方式，極大地簡化了用戶監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)的復雜程度。

多種視頻接入方式，組網(wǎng)靈活

高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般包括收費監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分，由各自監(jiān)控點數(shù)量、分布情況決定了需要采用不同的接入方式及組網(wǎng)方式。

而UTN則支持多種視頻接入模式，包括遠端ONU光纖接入、本地視頻模擬接入，以及編解碼器網(wǎng)絡(luò)接入等;其組網(wǎng)方式靈活，可組成鏈形網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)、相切環(huán)網(wǎng)和多種復雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

無論用戶光纖鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為星型、環(huán)型、鏈式或混合組網(wǎng)，UTN都可采用不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以充分利用原有光纖資源實現(xiàn)監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)。針對高速公路采用分級分域的多級管理模式，主干可采用自愈環(huán)形網(wǎng);道路外場、隧道監(jiān)控則采用鏈路或環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)具備自愈保護功能，組網(wǎng)方便，可靠性高。

標準開放的IP架構(gòu)，便于升級、擴展

高速公路監(jiān)控所涉及每個子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展速度非常快，因此，為保證系統(tǒng)能夠與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行融合，同時為降低用戶的投資成本，并方便后期擴容，而不局限于使用一個廠家的設(shè)備，整個系統(tǒng)都需采用標準化、開放式的架構(gòu)。

為此，UTN在實際應(yīng)用中，整體采用了基于開放協(xié)議的標準化設(shè)計，兼容性強，易于擴展。其傳輸與交換均采用標準以太網(wǎng)協(xié)議，高速互換，同時又具有專網(wǎng)的傳輸交換性能。相對于傳統(tǒng)切換矩陣受其容量限制的問題，UTN則采用了高品質(zhì)的IP網(wǎng)絡(luò)進行實時視頻監(jiān)控流的交換處理，相當于將IP網(wǎng)絡(luò)作為虛擬交換矩陣，具備無限擴展能力。其前端ONU設(shè)備具備標準FE口，可接入任何廠家的視頻編解碼器;中心光接收設(shè)備OLT具備標準的FE/GE接口，在網(wǎng)絡(luò)平臺下，可實現(xiàn)更高安全性的數(shù)據(jù)存儲(支持NAS、SAN存儲)，以及系統(tǒng)擴展級聯(lián);其還具備數(shù)據(jù)流量監(jiān)測、隔離外網(wǎng)廣播風暴等功能，保證聯(lián)網(wǎng)后系統(tǒng)的安全性。

虛擬雙環(huán)傳輸技術(shù)，保證傳輸質(zhì)量

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)存在大量的各類業(yè)務(wù)接入應(yīng)用，因此傳輸網(wǎng)絡(luò)也越來越多地需要考慮對多種業(yè)務(wù)的支持及保證，如視頻信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，信息發(fā)布業(yè)務(wù)的實時性等。

因此，UTN采用獨特的虛擬雙環(huán)傳輸技術(shù)，將高速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流及低速率業(yè)務(wù)分別傳輸，其網(wǎng)絡(luò)倒換時間小于30ms，充分保障監(jiān)控系統(tǒng)實時、穩(wěn)定地運行。高速通道主要針對高速公路監(jiān)控項目需要的高實時性PLC控制信號、信息發(fā)布等業(yè)務(wù)，低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則可通過專用低速數(shù)據(jù)環(huán)進行傳輸。同時，采用帶寬預(yù)分配技術(shù)對各節(jié)點網(wǎng)絡(luò)傳輸進行統(tǒng)一控制，有效地保證了在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞、丟包等現(xiàn)象，保障了視頻圖像傳輸質(zhì)量。

大容量業(yè)務(wù)接入、交換

高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨著對高速公路的總體服務(wù)質(zhì)量的更高，其規(guī)模也越來越大。因此，對監(jiān)控系統(tǒng)的接入、交換能力也提出了更高的要求。

而UTN具備大容量的業(yè)務(wù)交換能力，其重要設(shè)備OLT配置光接收卡，可接收以多種組網(wǎng)傳輸方式接入的光信號;根據(jù)需要配置的視頻編碼卡，則可對周邊信號模擬視頻信號直接接入，配置解碼卡可將IP數(shù)字信號還原為模擬圖像，同時輸出到電視墻，從而實現(xiàn)區(qū)內(nèi)各主要部位的實時監(jiān)控。UTN的單機箱背板交換能力最大可達到40G，其通過擴展最大可進行1024×256路的視頻交換，完全滿足高速公路視頻監(jiān)控發(fā)展需求。

高質(zhì)量視頻傳輸

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)視頻采集點多，分散區(qū)域廣，傳輸距離長。針對高速公路行車速度快，車流量大的特點，配合圖像分析系統(tǒng)，因此對圖像清晰度、適時性有較高要求。

UNT前端ONU設(shè)備支持標準H.264視頻協(xié)議，H.264使得視頻圖像在較低帶寬下可實現(xiàn)更高的圖像質(zhì)量，例如其在3M帶寬下，可以實現(xiàn)MPEG-2需要近8M碼流才能實現(xiàn)的圖像質(zhì)量。

同時，UTN全網(wǎng)只需要進行一次模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換。其意義在于：一方面，在多級聯(lián)網(wǎng)項目中，可以保證圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。UTN將數(shù)字視頻交換技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)有機結(jié)合，不需增加任何中間環(huán)節(jié)，可最大程度保證圖像質(zhì)量，同時簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，便于后期維護。另一方面，其支持雙碼流傳輸模式，更可以實現(xiàn)高碼流圖像的實時圖像調(diào)用，低碼流圖像的實時數(shù)據(jù)存儲。

強大的網(wǎng)管能力

應(yīng)對高速公路大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)，需要能快速地對所有監(jiān)控設(shè)備進行管理，同時能對系統(tǒng)中各設(shè)備運行狀況進行實時監(jiān)控、及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并處理，實現(xiàn)對所有監(jiān)控設(shè)備降低高速公路監(jiān)控的維護成本。

針對這一點，UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)采用標準化數(shù)字設(shè)計實現(xiàn)全網(wǎng)網(wǎng)管功能。其基于標準SNMP協(xié)議進行設(shè)計，提供人性化的人機交互界面，可以在任意一個節(jié)點接入，對整個系統(tǒng)進行管理和監(jiān)控，操作簡單快捷，賦予用戶輕松便捷的使用體驗。它還支持UTN網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的自動發(fā)現(xiàn);可配置各種業(yè)務(wù)狀態(tài)報警、故障自動告警GIS地圖功能;支持網(wǎng)管對系統(tǒng)中各節(jié)點進行配置;標準SNMP協(xié)議;支持WindowsNT/2000/XP等。