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(bào)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?fù)?、快速倒換等特點(diǎn)，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(shí)際需求(UTN應(yīng)用拓?fù)鋱D見圖1)。

UTN主要由遠(yuǎn)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(jì)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置(其詳細(xì)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(fèi)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(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻、音頻、報(bào)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(jī)電系統(tǒng)中外場至收費(fèi)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(fù)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(fèi)監(jiān)控和道路監(jiān)控兩部分，由各自監(jiān)控點(diǎn)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(yuǎn)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(fù)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?zhǔn)交蚧旌辖M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(shí)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(hù)功能，組網(wǎng)方便，可靠性高。

標(biāo)準(zhǔn)開放的IP架構(gòu)，便于升級、擴(kuò)展

高速公路監(jiān)控所涉及每個(gè)子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展速度非?？?，因此，為保證系統(tǒng)能夠與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行融合，同時(shí)為降低用戶的投資成本，并方便后期擴(kuò)容，而不局限于使用一個(gè)廠家的設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)都需采用標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的架構(gòu)。

為此，UTN在實(shí)際應(yīng)用中，整體采用了基于開放協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，兼容性強(qiáng)，易于擴(kuò)展。其傳輸與交換均采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議，高速互換，同時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控流的交換處理，相當(dāng)于將IP網(wǎng)絡(luò)作為虛擬交換矩陣，具備無限擴(kuò)展能力。其前端ONU設(shè)備具備標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的FE/GE接口，在網(wǎng)絡(luò)平臺下，可實(shí)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(kuò)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(fēng)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(shí)時(shí)性等。

因此，UTN采用獨(dú)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(shí)間小于30ms，充分保障監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)、穩(wěn)定地運(yùn)行。高速通道主要針對高速公路監(jiān)控項(xiàng)目需要的高實(shí)時(shí)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(jìn)行傳輸。同時(shí)，采用帶寬預(yù)分配技術(shù)對各節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)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(shí)輸出到電視墻，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)各主要部位的實(shí)時(shí)監(jiān)控。UTN的單機(jī)箱背板交換能力最大可達(dá)到40G，其通過擴(kuò)展最大可進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)，配合圖像分析系統(tǒng)，因此對圖像清晰度、適時(shí)性有較高要求。

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

同時(shí)，UTN全網(wǎng)只需要進(jìn)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(xiàng)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(jī)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(shí)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(hù)。另一方面，其支持雙碼流傳輸模式，更可以實(shí)現(xiàn)高碼流圖像的實(shí)時(shí)圖像調(diào)用，低碼流圖像的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲。

強(qiáng)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(jìn)行管理，同時(shí)能對系統(tǒng)中各設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并處理，實(shí)現(xiàn)對所有監(jiān)控設(shè)備降低高速公路監(jiān)控的維護(hù)成本。

針對這一點(diǎn)，UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)網(wǎng)管功能。其基于標(biāo)準(zhǔn)SNMP協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供人性化的人機(jī)交互界面，可以在任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入，對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)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(yàn)。它還支持UTN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自動發(fā)現(xiàn);可配置各種業(yè)務(wù)狀態(tài)報(bào)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(diǎn)進(jìn)行配置;標(biāo)準(zhǔn)SNMP協(xié)議;支持WindowsNT/2000/XP等。