光傳輸網(wǎng)在高速公路監控系統中的應用

UTN面向視頻、音頻、數據、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)權專(zhuān)利的帶寬預留傳輸、交換技術(shù)，具有光纖自愈環(huán)網(wǎng)拓撲、快速倒換等特點(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(mǎn)足了各高速公路視頻監控領(lǐng)域的實(shí)際需求(UTN應用拓撲圖見(jiàn)圖1)。

UTN主要由遠端接入設備ONU及局端光接收設備OLT組成，中心光接收交換設備OLT采用插卡式設計，可根據實(shí)際情況進(jìn)行配置(其詳細配置參見(jiàn)表1)。

多業(yè)務(wù)接入，簡(jiǎn)化系統結構

高速公路監控系統建設中，包括收費監控、道路監控等存在大量的各類(lèi)業(yè)務(wù)接入需求，主要包括監控的視頻圖像、監控子速率業(yè)務(wù)、音頻、對講、電話(huà)等。

針對高速公路多業(yè)務(wù)接入應用需求，UTN通過(guò)光纖將監控系統中的業(yè)務(wù)接入、傳輸、交換、管理等系統結合于一體。在全光網(wǎng)、高可靠傳輸的基礎上，ONU單體設備可實(shí)現數字視頻、音頻、報警開(kāi)關(guān)量、各種低速數據、對講、VoIP等信號通過(guò)以太網(wǎng)接入傳輸。它基本涵蓋了高速公路機電系統中外場(chǎng)至收費站側的各類(lèi)接入方式，極大地簡(jiǎn)化了用戶(hù)監控系統組網(wǎng)的復雜程度。

多種視頻接入方式，組網(wǎng)靈活

高速公路視頻監控系統一般包括收費監控和道路監控兩部分，由各自監控點(diǎn)數量、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 )結構。

無(wú)論用戶(hù)光纖鋪設網(wǎng)絡(luò )結構為星型、環(huán)型、鏈式或混合組網(wǎng)，UTN都可采用不同的系統結構，以充分利用原有光纖資源實(shí)現監控聯(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(chǎng)、隧道監控則采用鏈路或環(huán)網(wǎng)，系統具備自愈保護功能，組網(wǎng)方便，可靠性高。

標準開(kāi)放的IP架構，便于升級、擴展

高速公路監控所涉及每個(gè)子領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展速度非?？?，因此，為保證系統能夠與其它業(yè)務(wù)系統進(jìn)行融合，同時(shí)為降低用戶(hù)的投資成本，并方便后期擴容，而不局限于使用一個(gè)廠(chǎng)家的設備，整個(gè)系統都需采用標準化、開(kāi)放式的架構。

為此，UTN在實(shí)際應用中，整體采用了基于開(kāi)放協(xié)議的標準化設計，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(shí)又具有專(zhuān)網(wǎng)的傳輸交換性能。相對于傳統切換矩陣受其容量限制的問(wèn)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(wú)限擴展能力。其前端ONU設備具備標準FE口，可接入任何廠(chǎng)家的視頻編解碼器;中心光接收設備OLT具備標準的FE/GE接口，在網(wǎng)絡(luò )平臺下，可實(shí)現更高安全性的數據存儲(支持NAS、SAN存儲)，以及系統擴展級聯(lián);其還具備數據流量監測、隔離外網(wǎng)廣播風(fēng)暴等功能，保證聯(lián)網(wǎng)后系統的安全性。

虛擬雙環(huán)傳輸技術(shù)，保證傳輸質(zhì)量

高速公路監控系統存在大量的各類(lèi)業(yè)務(wù)接入應用，因此傳輸網(wǎng)絡(luò )也越來(lái)越多地需要考慮對多種業(yè)務(wù)的支持及保證，如視頻信號傳輸的穩定性，信息發(fā)布業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)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)數據流及低速率業(yè)務(wù)分別傳輸，其網(wǎng)絡(luò )倒換時(shí)間小于30ms，充分保障監控系統實(shí)時(shí)、穩定地運行。高速通道主要針對高速公路監控項目需要的高實(shí)時(shí)性PLC控制信號、信息發(fā)布等業(yè)務(wù)，低速數據業(yè)務(wù)則可通過(guò)專(zhuān)用低速數據環(huán)進(jìn)行傳輸。同時(shí)，采用帶寬預分配技術(shù)對各節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )傳輸進(jìn)行統一控制，有效地保證了在網(wǎng)絡(luò )傳輸過(guò)程中不會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )堵塞、丟包等現象，保障了視頻圖像傳輸質(zhì)量。

大容量業(yè)務(wù)接入、交換

高速公路視頻監控系統隨著(zhù)對高速公路的總體服務(wù)質(zhì)量的更高，其規模也越來(lái)越大。因此，對監控系統的接入、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數字信號還原為模擬圖像，同時(shí)輸出到電視墻，從而實(shí)現區內各主要部位的實(shí)時(shí)監控。UTN的單機箱背板交換能力最大可達到40G，其通過(guò)擴展最大可進(jìn)行1024×256路的視頻交換，完全滿(mǎn)足高速公路視頻監控發(fā)展需求。

高質(zhì)量視頻傳輸

高速公路監控系統視頻采集點(diǎn)多，分散區域廣，傳輸距離長(cháng)。針對高速公路行車(chē)速度快，車(chē)流量大的特點(diǎn)，配合圖像分析系統，因此對圖像清晰度、適時(shí)性有較高要求。

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

同時(shí)，UTN全網(wǎng)只需要進(jìn)行一次模數/數模轉換。其意義在于：一方面，在多級聯(lián)網(wǎng)項目中，可以保證圖像傳輸的質(zhì)量和效果。UTN將數字視頻交換技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)有機結合，不需增加任何中間環(huán)節，可最大程度保證圖像質(zhì)量，同時(shí)簡(jiǎn)化系統結構，極大地提高了系統的穩定性，便于后期維護。另一方面，其支持雙碼流傳輸模式，更可以實(shí)現高碼流圖像的實(shí)時(shí)圖像調用，低碼流圖像的實(shí)時(shí)數據存儲。

強大的網(wǎng)管能力

應對高速公路大規模的監控系統，需要能快速地對所有監控設備進(jìn)行管理，同時(shí)能對系統中各設備運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、及時(shí)發(fā)現設備故障并處理，實(shí)現對所有監控設備降低高速公路監控的維護成本。

針對這一點(diǎn)，UTN綜合業(yè)務(wù)光傳輸網(wǎng)采用標準化數字設計實(shí)現全網(wǎng)網(wǎng)管功能。其基于標準SNMP協(xié)議進(jìn)行設計，提供人性化的人機交互界面，可以在任意一個(gè)節點(diǎn)接入，對整個(gè)系統進(jìn)行管理和監控，操作簡(jiǎn)單快捷，賦予用戶(hù)輕松便捷的使用體驗。它還支持UTN網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的自動(dòng)發(fā)現;可配置各種業(yè)務(wù)狀態(tài)報警、故障自動(dòng)告警GIS地圖功能;支持網(wǎng)管對系統中各節點(diǎn)進(jìn)行配置;標準SNMP協(xié)議;支持WindowsNT/2000/XP等。