公路调度自动化中的光纤通信技术研究

聂志敏

（江西路通科技有限公司，江西 南昌 330008）

0 引言

公路调度作为系统性的一项工作，公路调度系统运行稳定性直接影响到车辆的正常通行。就目前现状而言，公路调度系统还有待完善的地方，因此在公路调度系统构建的过程需要将光纤通信技术应用到实践中，以保证相关的信息能够及时得到反馈，达到公路调度自动化运行的要求，从而给公路调度工作开展奠定基础。

1 光纤通信技术对公路运营的意义

公路作为重要交通基础设施，是人们生活的根本保障，尤其是高速公路，已经成为现代社会必不可少的设施。

近年来我国一直在加大力度进行高速公路建设，发布一系列的政策措施，提供有利条件，促使我国高速公路建设加速进行。在高速公路建设规划中，明确以首都为核心建设辐射状高速公路7 条，再分别建设9 条南北走向的高速公路以及18 条东西走向高速公路，形成完整的高速公路交通网络体系。随着我国高速不断建设，最终会构建形成总里程超过8.5 万km的网状高速公路项目。

高速公路建设日益完善，交通拥堵的问题却不能忽视，这对我国的经济与社会发展产生不利的影响，所以必须解决这些问题，才能推动我国经济与社会全面、高速发展。总结国外高速公路管理经验发现，将光纤通信技术应用到高速公路调动领域，可以提高其协调性，解决高速公路运营中的问题，规避拥堵，提高交通通行的质量和效率。

光纤通信被研发和应用后，进入人们生活中，随着研发不断的深入，传输速度以指数形式增长，不仅促进了光纤通信技术的发展，在其他领域，乃至对人们的生活都产生巨大的影响。

与此同时，现代信息技术高速发展，高速公路建设扩大，通信领域的融合，将不断实现智能化、数字化转变，大幅提升公路调度管理的水平。基于此，本文以目前我国的公路调度自动化中光纤通信技术为研究对象，分析研究未来发展趋势，希望对我国高速公路事业发展产生积极的意义。

2 光纤通信技术概述

2.1 光纤的定义

光纤是光导纤维的简称，是固定的传输介质类型。外观呈圆柱形，主要组成部分是纤芯、包覆层、涂覆层、保护套等。在光纤系统内，纤芯、包覆层是重要的功能性部件，组成元素为石英，还有部分其他物质存在，光波的主要传输通道就是纤芯。包覆层是保护纤芯的物质，是提高传输速度和效率的关键性结构部件，可以提高传输效果，预防发生信号损失的问题。

2.2 光纤通信的基本机理

光纤通信是利用载波作为基础进行传播的通信技术形式，载波的频谱是高频率的广播。经多年运用，发现光纤通信的优势非常明显，如容量大、自重小、信号强、损耗低，占用空间小等，总体应用效果非常好。发送端的电端机通过接收、处理信号，形成复接数字的效果。光发送端机的作用是转换数字化信号，直接把电信号转化为光信号，然后将光信号通过信道传输。光接收端机的任务是把信道中的光信号再转化为电信号，最后接收一侧位置上的电端机形成电信号，并进行电信号分析、归纳以及总结，最终实现信号的传输和使用。

3 传送网中的光纤通信技术

3.1 从DWDM 到OTN

密集波分复用（DWDM）为光载波合成、分离方面应用，该技术把光纤传输中损耗降低的情况转化为多个单独通道，再应用光合成波器将多个通道合成一路，最后实现光分波器的光载波分离处理，以提高传输速度，快速到达接收端。该技术传播速度可以达到40Gbps，波长复用数量达到160 波，传输距离在2000km 以上。DWDM 技术不断向全光网络（OTN）方向发展，技术水平日益提高，传输距离快速扩大，使用质量将进一步提升。

3.2 从ASON 到WSON

自动交换光网络（ASON）技术的作用是提高光网络传输平面与管理，实现平面有效控制。这一平面应用中，光传输网络的作用极为重要。使用ASON 技术后，大幅度提升传输稳定性，也具备较高的智能化水平。在ASON 技术的应用中，突出了WDM 技术的优势，还能进行技术改造和升级，从而扩大网络系统的传输容量，大幅降低传输成本，经济价值比较高。波长交换网络（WSON）是以平面开发技术为基础，达到信号传输控制、链路管理、消除光层损伤的问题等目的，进一步提升传输效果。

3.3 从PTN 到IPRAN

分组传送网（PTN）主要是把光传输的信号实现分组控制，利用分组作为单元实现信号的传输和控制，利用MSTP 以及MPLS 等技术优势极为明显。从实际应用效果分析，PTN 技术的应用效果非常的明显，电信以太网业务使用最为广泛。在具体使用中，PTN 分组通过使用QoS 技术得以实现，对复杂数据处理业务应用效果都非常显。IPRAN 技术是城域网为了优化基站而选用的技术，路由技术是核心，并通过网络连接达到通行效果。

4 光纤通信技术在高速公路调度系统中的应用

4.1 PDH 光纤通信技术的应用

当前通信术随着科学技术不断发展不断进步，从技术方面展开分析，光纤通信技术划分类型比较细致，高速公路通信系统应选择最佳通信技术类型，提升公路调度自动化运营水平，保障交通通行正常运行。在公路调动系统内，PDH 光纤通信技术应用价值非常高，可及时消除安全隐患和漏洞、工作效率高、快速修复系统漏洞、提升系统通信安全性。但应用PDH光纤通信技术也有一定的不足，如版本比较多、兼容性不足、内部组成复杂、功能还有一定的欠缺等。

4.2 SDH 光纤通信在高速公路通信系统中的应用

目前高速公路管理中通信系统建设，使用SDH 光纤通信技术具备明显的优势，该技术以PDH 技术作为基础，融入了新技术，实现全面性突破，从而提高通信管理水平，提升系统运营稳定性。目前高速公路调度自动化运营中，使用SDH 光纤通信技术可以构建完善的环网结构形式，其具备较高的自愈和保护能力，在信号受阻的条件下自动排除系统故障问题，通信质量和效果得到全面的提升。

较之PDH 光纤通信技术来说，SDH 光纤通信技术有如下优势：

第一，网络系统管理水平提升明显；

第二，网络传输速度提升明显，匹配能力较强，在系统工作时实现互联与共享；

第三，这是一种全新的网络通信理论，即“自愈网”的建设，能够及时发现信号中断的情况，快速恢复正常运营的状态；

第四，字节复接技术应用广泛，信号简化明显，通信系统效果良好。

4.3 OTN 组网

根据我国的光纤通信研发和应用效果，在中心网络结构系统内，OTN 组网是极为重要的一部分，其优点表现为以下两点：

第一，采用刚性带宽通道的形式，数据传输非常稳定，可以根据系统运营需要及时做出带宽调整，满足通道传输效率和质量的要求，扩展性良好；

第二，OTN 组网施工中，网络延较小，通常可以忽略不计。

因此，以5G 网络技术发展作为背景应用OTN 组网，能够推动5G 网络技术发展。

分析核心网组成架构形式，OTN 组网的作用是传输信号，实现网络系统的控制。在OTN 组网内，各个网络结构并不是固定的，以链形网络结构作为基础运营，综合环形网络形式，满足不同条件下使用的需要。根据目前OTN 组网要求，在设计时应遵循如下要点：

第一，分析确定光功率数据。OTN 组网实施前，应结合OTN 的运营状况，测算出最佳的数据信息，以达到光功率设定符合科学性、合理性的要求。

第二，分析确定色散的影响。在OTN 组网设计中，色散对于运营效果存在直接的影响，应采取必要的措施解决色散的问题。

第三，分析光信噪比问题。光信噪比是否具备科学性、合理性，对OTN 组网光信号传输距离的长短有直接的影响。

光纤通信技术日益改革与发展，提高了网络系统法人构建要求。分析技术人员应用SDN、把OTN 技术转换为SDON 网络的应用效果，SDON 网络还处在初期研发的阶段，并未全面投入应用，网络要想全面地推广和应用，还要克服很多技术难点，如跨区域进行OVPN 控制如何实现、光纤信号传输环节如何才能消除振动影响、信号传输环节延时消除如何实现、网络资源优化配置如何实现等等。虽然目前SDON 网络并未完全投入使用，但是依然是5G 网络发展的趋势，所以进行SDON 的分析是非常重要的。从SDON网络应用效果分析确定，其关键是SDNController，未来还要加强研究，才能确保这一技术被广泛应用。

4.4 城域网

城域网是近年兴起的概念，通过应用一张网即可将全部问题解决。将全部功能集中到网络中，发挥出技术的融合性作用。

当前我国的城域网建设，最常见的是应用OTN+PSTN 的方式，构建完善的POTN 网络。较之其他网络技术，城域网对设备要求较高、采购、维护以及管理的成本较高、设备利用率高、设备运维阶段投入资金量较大。为了降低成本，加强城域网建设与管理，使用POTN 完全能够解决以上问题。应用POTN 网络后，成本降低明显，综合利用价值较高。

应用POTN 时，一般将其布置在城域网汇聚层或者核心层内。将POTN 应用到汇聚层内，应综合分析是否将OTN 下沉到汇聚层内，如果没有达到这一要求，应通过OLT 实现连接PTN，进而将网络系统形成POTN。如果经过分析发现已经下沉到汇聚层，利用OLT 连接OTN，可以组合形成POTN 网络，实现功能的建设与完善。

宽带需求为100GE 时，PTN 不能达到使用要求，应结合实际情况升级PTN，建设完善的平台系统，达到宽带容量增大的效果。在POTN 设备内，100GE 是基础接口形式。此外，还可以选择其他接口形式，提高系统效果、质量和承载性能，满足更多业务的需要。

4.5 接入网

接入网是直接面向个体用户的网络结构形式，随着现代科技不断发展，光纤通信技术发展速度快，光纤道路网络建设不断实施，接入网应用光纤通信技术，可以形成FTTH。

FTTH 应用是通过GPON 或者EPON 来实现的，这些方法都是利用PON 建设实现的。在上述方法中，目前广泛应用的是GPON。就目前应用效果分析，GPON 与ONT 是比较相似的，都是从OLT 中连接一条主光纤通道，再利用ODN 端和用户通道光纤信号接收设备连接。FTTH 的应用可以实现用户端直接接入光纤，每个用户都使用单一的光纤通道，其带宽可以达到100Mbps。因此，在选择FTTH 光纤通道时，必须考虑用户使用需要，选择合适的带宽容量，达到精准性控制的要求。

5 未来走向

5.1 超高速率、超大容量及超远距离传输的实现

未来发展中，光纤通信技术会实现快速、高效的传播。增加线路的容量，满足长距离传输和使用的要求，是提高高速公路调度自动化运营的关键。通信技术发展还要实现跨海光传输系统建设，波分复用技术联合光时分服用技术，可以达到增大容量、加快传输速度、加长距离传输等效果，满足高速公路调度自动化运营效果要求。

5.2 全光网络

当前我国的传输光网络系统内，电器网络节点已经被大量地应用到实际中，发挥出应有的作用。但是在具体应用阶段，因为高速公路领域发展速度加快，电器节点不能达到使用的需要，难以满足高速公路通信系统升级的需要，所以还要进一步研发和应用，才能提升高速公路调度自动化的运营水平。全光网络经过多年建设，一旦建设完成投入使用，新形成的光节点就会逐步地取代传统电器节点。在信息传输和交换中，光是载体，信息和数据的传输都是利用光来实现，交换机也会随之形成全新的信息处理技术，提高全光网络通信网干线总容量。由此可见，光纤通信技术发展的最终目标是建设全光网络。

6 结语

高速公路调度自动化运营中，光纤通信技术的作用是非常重要的。本文重点分析目前光纤通信的主流技术，总结未来发展趋势。经过深入分析和对比发现，应用SDH 技术可以更好地满足高速公路自动化调度系统运营需要。同时提出未来发展趋势，加强技术研发，才能更好地提升高速公路自动化调度运营水平，对现代高速公路事业的全面发展产生积极的意义。