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投稿须知 2019WTC专题
融合通信网络 为智慧高速公路迈向数字化“筑桥铺路”

来源:中国公路网 时间:2019-03-04

中国高速公路行业,从19841221日,开工建造第一条高速公路标准等级的沪嘉高速公路开始,经历了4个大的发展阶段:

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经过多年大规模建设,我国高速公路建设取得历史性突破,高速公路总里程居世界第一,高速公路网络格局基本形成,实现了由“初步连通”向“覆盖成网”的重大跨越,高速公路行业也从“建设为主”阶段向“建设、养护、管理、服务、安全五位并举”阶段转变,高速公路运营管理企业需要借助智慧高速公路信息化建设来提升高速公路的运营管理服务水平。当前,全国高速公路行业处于3.0阶段,是智慧高速标准化建设、实践试点和攻坚阶段,智慧高速公路的建设也面临许多挑战:

收费稽查:根据《全国收费公路统计公报》,全国高速公路总里程:13.65万公里,收费总里程占比超73%,高速公路收费收入超2500亿,收费总收入约占比93%。每年,各省高速公路收费偷逃损失几百万~数亿元不等,偷逃行为多样。现有MTC/ETC/路径识别点,三套系统烟囱式独立运行,车道和路径识别点的车牌识别系统汇集了亿级收费流水数据、PB级别图片视频,无法充分进行数据挖掘和关联性匹配分析。另外,在线车牌识别系统运行情况不佳,在夜间或恶劣天气影响下存在准确率下降的问题,增加了收费稽查难度。

路网监测:基于全国13.65万公里的高速公路基础设施,如长大边坡、桥、隧、收费站、服务区、小到互通分流鼻防撞桶、中央分隔带人孔井盖等,国家级项目,如港珠澳大桥、杭绍甬、京雄高速公路等典型工程,基于高速公路多样化场景,围绕“建、运、管、养、安”需求越来越迫切。如何通过物联网、大数据平台,提升桥、隧、边坡等基础设施,收费站、隧道及主线机电设备健康状态安全监测服务水平,是摆在智慧高速信息化建设面前的一个亟待解决的问题。

应急指挥:全国31省份、直辖市的交通厅、交委、交投明确:在智慧高速信息化建设中,要求提升安全应急指挥调度服务水平。重点解决高速公路复杂环境下,看不清、听不到、调不动、统一指挥难的问题,解决平台化、流程化、标准化的安全应急管控业务需求,构建可视调度平台+GIS+精准定位服务架构,实现车载/手持移动终端快速接入、平台自动预警响应、调拨资源进行现场实时处置和精准救援。

基于智慧高速的收费稽查、路网监测、安全应急指挥等需求,华为结合自身ICT平台技术储备和业务边界,联合公路行业生态伙伴,共同打造3.0阶段智慧高速3+1解决方案:其中3个行业应用端到端解决方案包括了收费治理、路网感知、可视调度。同时为了支撑收费系统、路网监测、安全应急指挥三个业务系统从终端到HOC高速公路运营中心的数据实时传输安全保障需要,华为还提出了1个覆盖全场景的融合通信端到端整体服务解决方案,在高速公路的信息化网络上实现99.999%的可靠性。

    融合通信端到端服务解决方案,作为智慧高速公路路网应用的基础通信平台,对收费治理技术方案、路网感知端到端方案、可视调度技术方案起着至关重要的作用,本文将结合业务应用场景对通信平台的要求,主要介绍华为公路融合通信技术方案,并重点阐述公路通信网络整体方案、架构和技术手段。

面向高速公路3大行业应用方案,华为提供支撑3大应用的融合通信网络端到端解决方案:包括信息融合的数据中心、高可靠大容量的骨干承载网、灵活传送的路段通信网、匹配多样化场景的前端接入网,以及端到端的安全体系方案。

1、基于SDN云化数据中心网络,业务自动化部署

传统高速公路信息化应用系统建设模式是一个业务系统独立建一套IT硬件设施,收费业务、应急指挥调度、综合监控、ERP、OA系统等独立建设,业务系统的扩容和新业务系统的部署往往需要数据中心网络架构的变更,收费系统和路网监测产生的PB级数据输送到数据中心需要高效、敏捷的处理。传统高速公路数据中心已有资源利用率低,新业务部署上线周期长问题凸显。

高速公路路网运营管理企业为了提升IT资源的利用效率,降低运维成本,路网业务系统ICT架构全面走向云化是未来趋势。为此,华为提供基于SDN的数据中心网络解决方案,帮助高速公路管理企业构筑新一代云数据中心。简单运维实现数据中心网络自动化部署、故障精细化管理、硬件资源池化;设备级扩展能力辅助服务器接入网络面向25G高速接入平滑升级,多样化Fabric支撑DCN & DCI弹性扩展;开放的架构,帮助高速公路管理企业更易于聚合产业链资源,打造最优SDN方案。同时基于大数据分析,构筑云数据中心的立体安全防御体系。

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云化数据中心对于高速公路新业务的部署采用业务模板到逻辑网络再到物理网络的映射实现业务快速上线。IT基础硬件资源池化、虚拟化技术实现不同业务系统间的数据共享,辅助监控、收费、指挥业务系统间数据流动,通过大数据分析提供更好的路网服务。同时云化数据中心网络提供了易运维、低时延、高可靠的价值。

2、IP+光超宽长距骨干承载,面向高速公路业务发展的未来

收费系统是高速公路业务优先级最高的系统,通信网络承载了收费业务数据、收费监控图像、系统运行参数从收费车道至收费站再到收费中心的流动。保障收费数据的完整性和安全性对通信承载网络提出了高可靠、低时延的要求。同时路网监测的应用,尤其是高清视频监控在收费站、服务区、外场的普遍部署,要求骨干通信网络提供超大的带宽。预估计,仅600km路段的高清视频监控需要约2.4G~4.8G的整网带宽。未来新型智能化应用在高速公路的部署,对于骨干传送网提出了更高的要求。

在高速公路区域中心之间的省级骨干传输网,华为推荐IP+光的网络技术。利用IP网络设备强大的路由转发能力和波分设备的大带宽超长距传输能力对高速公路业务进行可靠承载,实现广域联网收费、联网监控。华为OTN设备线路侧板卡支持可商用400G传送能力,海量的带宽满足高速公路业务未来5-10年的需求;华为OTN 100G系统可支持无电中继5000km超长距传输,节省投资实现高速公路业务系统跨省骨干网通信;OTN设备的ODUk管道隔离及λ通道物理隔离技术,双重隔离确保业务安全。同时,1+1设备级保护机制和网络级保护体系对业务的安全提供了完备的保障。OTN Mesh化组网并且引入ASON功能,可抵抗多次断纤提高整网可靠性。

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OTN光网络保障了高速公路收费业务、调度指挥业务的毫秒级通信时延和50ms内业务保护倒换,同时也保障了大流量视频、图像等监控业务的通信带宽。

3、融合传送路段网,高可靠收编高速公路业务大小颗粒

    高速公路路段内骨干通信网络作为网络的汇聚层级,承载了收费、监控、语音、办公等业务。该层级网络需要毫秒级的可靠性,并且需要节省光纤资源,及保证业务隔离互不干扰。

华为Hybrid MSTP为高速公路路段网提供高安全、高效率、高可靠、易维护的业务承载方案。华为Hybrid MSTP通过内置PCM单板,低速业务直接接入MSTP设备,可以减少网络节点,进而节约投资、节省机房空间、降低网络故障点、统一维护和管理。丰富的业务接口类型满足视频、收费、办公、监控、语音业务的统一接入;一台设备同时提供软硬管道,SDH硬管道保证业务高安全承载,分组软管道带宽统计复用有效提高带宽利用率。随着带宽需求大的数据业务的发展,现有设备可以直接上分组平面,延长了设备生命周期,利用现有投资,适应未来业务发展;单光口提供40G超大带宽,支持对TDM和分组业务的混合智能传送,当接入业务发生变化或扩容时,智能线卡保持不变,保护投资,轻松应对业务发展带来的带宽需求,单板件单光口传送更加节省空间和能耗;420KM超长距方案可以减少中继站,降低网络建设成本和维护难度。长距板件通用性强,可以应用于不同带宽的超长距网络,集成度高,节省空间;同时,Hybrid MSTP提供完善的多层次的设备级、网络级和业务级保护机制,极大提高了高速公路路段网络的可靠性。

Hybrid MSTP一网承载多业务,节省了光线资源,同时MSTP采用不同的通道隔离不同的业务,收费业务独占一个VC通道进行数据传输,保障数据的安全性。其它业务共享VC通道,通过设置不同VPN专线进行业务安全隔离。不同业务类型,配置不同QoS等级,在共享带宽的情况下,优先保障高优先级业务。MSTP方案满足了收费、语音等业务高可靠,低时延要求,同时MSTP环网提供99.999%可靠性,收敛时间<50ms。

4、有线无线方案灵活适配,高速公路前端接入全场景承载

高速公路收费系统、路网感知、指挥调度三大应用业务前端的接入场景多样,包括视频监控、收费监控、收费机、对讲电话、情报板、检测器、路网感知传感器、气象站等,前端的多样化要求通信接入设备具备丰富的接口类型及接口数量,并且满足严苛的室外运行环境,具备宽温、防尘防水的特性,同时具有有线通信和无线通信的能力。

在高速公路前端业务接入的各个场景,华为提供有线及无线的通信接入网络方案,包xPON、工业以太网交换机、工业物联网关、P2MP微波产品。光纤资源丰富的高速公路场景,可采用xPON或者工业交换机的通信接入方案;无光纤资源场景,可采用点到多点微波产品做接入通信网络。华为接入网设备可以提供丰富的以太网接口,满足高速公路各类型外场业务的接入需求,并且满足高速公路小流量业务及高清视频监控大带宽业务的接入通信需求;产品采用工业级的硬件设计,宽温运行,强防水防尘能力,满足高速公路室外环境的应用场景需求;高速公路外场前端设备的统一接入,简化了接入网络架构,方便网络管理,降低了维护成本;华为统一网络管理系统支持接入网络产品远程管理、故障监测及运行维护。通信均采用了安全加密技术及网络接入认证技术,保证了数据安全及网络安全。

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xPON方案采用无源光网络技术,点到多点组网,具有较强的抗多点失效能力,可靠性高。工业以太网交换机具有更加灵活的组网方式,网络结构多样,在高速公路上的应用场景广泛。工业物联网关提供17+丰富的接口类型,丰富的协议支持,满足路网感知前端的接入需求。对于高速公路收费类业务,监控类业务,控制类业务,感知类业务,xPON方案、工业交换机方案和工业物联网关方案可以提供更高可靠性及安全性的接入通信网络。

5、端到端的安全防护体系,助力高速业务等保目标的实现

按照国家《信息安全等级保护管理办法》的规定,高速公路的信息化系统需要进行安全建设,通信网络和数据中心安全需要达到等级保护的要求。

针对安全等级保护三级网络安全要求,华为提供网络安全解决方案。高速公路数据中心互联网出口部署DDOS流量检测和清洗设备、防火墙、入侵防御设备,防御来自互联网的已知威胁;部署沙箱防御来自互联网的未知威胁;同时在路段网络汇聚交换节点旁挂部署防火墙,可对接入层进行安全访问控制、协议识别过滤、安全防护;此外,在数据中心业务区部署waf、数据库审计保护业务安全,运维管理区域部署运维审计设备UMA、漏洞扫描、网络安全智能系统CIS等设备可全方位保障高速公路路网ICT系统的安全。收费站部署防火墙,实现各个收费站之间安全隔离,防止收费站出现病毒感染、被入侵后,蠕虫病毒扩散到其它收费站或分中心。

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