對寧夏高速公路干線網絡維護現狀及未來監測方式的探討

陳家赟

摘 要：近年來，隨著寧夏高速公路通車里程的增加，全區高速光纜敷設數量和光通信設備數量也不斷增加，傳輸網絡也愈發龐大和復雜，給光纜線路和光傳輸網絡設備的日常維護與集中管理帶來了巨大的困難。如何及時發現光纜線路和光傳輸網絡設備的故障，減少因通信中斷而造成的不良后果，確保高速公路通信網絡安全、平穩的運行，即建設以預防為主的集中監測系統和統一的網絡管理系統在現階段顯得尤為重要。本文主要是對寧夏高速公路通信系統監測管理的現狀及前景進行分析。

關鍵詞：寧夏高速公路；通信系統；監測

通信系統是高速公路收費、監控及其它業務系統穩定運行的基礎，其中光纜運行可靠性至關重要，直接影響了公路行業的生產運營。尤其寧夏并網全國ETC聯網系統，對網絡的實時性、安全性等提出了更高的要求，相關部門也對此提出了迫切的監測管理需求。

1 寧夏高速公路通信系統維護及監測管理現狀簡介

目前寧夏已建成敷設全區高速的光纖網，總長已達2200公里，建成聯絡中寧片區、固原片區、銀川片區、寧夏總中心之間的2.5G干線層及以銀川、中寧和固原為片區分中心的622M接入層SDH自愈保護傳輸網，另外交通運輸部國家骨干網寧夏段OTN波分系統也已完成并網運行。

1.1 寧夏高速公路通信系統運維現狀

1.1.1 寧夏高速公路通信網網管系統運維現狀

目前在寧夏高速公路管理總中心通信機房設置一套T2000傳輸網管，目前可實現全區干線傳輸設備及接入層傳輸設備的統一管理，管理設備規模含6套OSN3500、3套OSN1500、53套Metro1000。在銀川片區中心、固原片區中心、中寧片區中心各設置一套T2000網管用于管理片區內接入傳輸網元，網管機房均為無人值守。寧夏交通信息監控中心作為全區高速公路通信系統的唯一維護、管理部門，配有相關專業的工程師和各類儀器設備，而各片區分中心站點則沒有相關工程師和儀器設備。

交通運輸部國家骨干網寧夏段設置一套U2000網管監控客戶端，通過國家骨干網遠程連接交通運輸部路網中心網管服務器，對寧夏段OTN波分網絡進行監控。該網管客戶端設置在寧夏高速公路管理總中心通信機房，因寧夏是交通部骨干網西北環網的一段，骨干網經常不穩定，斷網后客戶端無法及時查看寧夏段網絡的中斷狀態。

1.1.2 寧夏高速公路通信網光纜線路運維現狀

寧夏交通信息監控中心目前仍依靠簡單的、原始的人工方式進行通信線路的運管和維護。具體內容如下：

通信中斷后，工程師通過T2000傳輸網管查看相關的告警信息或各站點工作人員查看相應設備告警狀態，即刻通知具體維護人員，維護人員立刻趕往故障站點機房，通過OTDR檢測光纜中斷的相關信息，初步確定斷電位置，再有維護工程師去到中斷地點，逐步查找具體的故障點，確認后立即進行搶修、整改。

這種光纜線路維護方式比較傳統且維護時間較長，存在缺點：

（1）設備告警只能顯示故障狀態，不能直接告知具體的故障內容，因此維護工程師無法判斷是設備障礙還是線路障礙，有時會產生誤告警，增加了維護工作量。

（2）值班人員或只能從網管系統上得知網絡有故障，但無法判斷具體的故障點、故障具體內容以及故障原因，從發現故障到確定具體斷點再到搶通，歷時較長。

（3）對光纖的逐步劣化、對故障的發生不能提前預告和預防，特別是一些因施工、地表變化而導致的光衰這種維護方式無法發現。

因此，為保障高速公路通信系統優質、高效、安全、穩定地運行，建立一種實時，自動的光纜線路自動監測系統是十分必要的。

2 寧夏高速公路通信系統運維監測管理存在的問題

2.1 寧夏高速公路通信網T2000網管系統存在的問題

目前寧夏高速公路管理總中心設置的T2000傳輸網管版本比較低，一方面無法兼容交通運輸部國家骨干網OTN波分設備，也不支持后續新建路段采用的傳統TDM和分組（基于MPLS/MPLS-TP技術）雙域架構的新一代光傳輸設備，實現不了全區通信網統一網管需求。另一方面，隨著新建路段通信站的不斷增多、視頻高清化要求、ETC并網收費及會議電視業務高實效性要求、通信設備技術的更新換代等，使得在網設備的數量及種類都日益龐大和復雜，對通信網的日常監管運營都提出了更高的要求。

2.2 寧夏高速公路通信網光纜維護存在的問題

通過對寧夏高速通信網的日常運維故障統計數據分析得知，隨著光纜長度的增加以及部分路段光纜的老化，線路的故障次數在不斷增加，傳統的光纜維護方式歷時長、工作量大，已經嚴重影響網絡的正常運行。雖然現有的組網方式提供了SDH保護，可以保證環內業務的暢通，但由于搶通時間長，且隨著網絡復雜性不斷增加，各類業務配置受限較大，各類故障的隱患和風險依然存在。

因此，對通信線路進行實時動態監測，實時地掌握光纜傳輸性能和監測傳輸設備的工作狀態，及時發現故障隱患，快速修復通信線路就顯得尤為重要。

3 寧夏高速公路通信系統監測管理建設方案

基于以上情況，我們提出要現對全區高速公路SDH傳輸系統及交通運輸部國家骨干網寧夏段OTN波分系統網元設備實現統一網管，并對全區高速公路敷設主干光纜運行質量情況進行監測和管理，并結合短信告警可即時報告故障事故。從而實現全區高速公路SDH傳輸系統及交通運輸部國家骨干網寧夏段OTN波分系統的統一網管和通信系統主干光纜的實時監測，有效提升通信網監管服務水平。

3.1 U2000網管系統建設方案

3.1.1 設計原則

（1）根據全區高速公路通信系統管理體制，將通信網管改造為：全區通信設備的唯一管理操作權限只有總中心掌握，各個片區分中心網管系統只有監控設備狀態、網絡狀態的權限，不具備參數配置和業務修改權限。

（2）將全區高速SDH通信網絡網元設備與交通運輸部國家骨干網OTN波分網元設備實現統一網管，便于日常維護。

（3）實現告警信息實時通知維護工程師功能（短信、電話等）。

（4）網管平臺要具備高可靠性、先進性、易操作、可升級性。

（5）對于各個片區中心的原有網管仍然保留，但僅賦予這些網管查看故障的權限。

3.1.2 實施內容

（1）硬件平臺升級。目前寧夏高速公路管理總中心機房T2000網管硬件平臺采用PC機，本方案中升級為電信級機架式服務器，配置雙CPU、雙內存及硬盤RAID組冗余保護，提升硬件平臺可靠性，為網管軟件不間斷運行提供有力保障。原臺式機作為遠程桌面維護終端使用。

（2）U2000網管軟件升級。網管軟件版本必須具備向下兼容能力，且具有先進性。支持未來新技術設備的管理，如ASON智能光傳輸、OTN智能波分、MSTP+雙平面、PTN分組設備等，本方案采用U2000網管軟件。

（3）統一網管，配置足夠數量license授權許可?？紤]在建路段的實施，根據在建路段通信站的建設數量，購買相應的license授權，避免新建路段通信設備無法在U2000網管上進行及時監控管理，而頻繁的進行升級。

（4）告警短信通知功能

配置告警轉發軟件包及配置短信轉發硬件貓，實現U2000網管的告警短信通知功能。

3.2 光纜自動監測系統建設方案

3.2.1 設計原則

（1）采用備纖監測方式。我們知道：相同光纜里的光纖，不論是使用中或備用的光纖，都具有相同物理特性和電器特性。而我們就是利用已經在用的光纜中的未承載業務的備用光纖進行監測。

（2）光纜自動監測系統。即具有資源管理且能在GIS地圖上進行圖形化顯示、操作簡單、維護便捷的光纜智能維護及管理系統。此系統不僅可以對通信線路進行實時監測，而且能快速準確的發現故障點以及故障信息，大大縮短修復時間，提高維護工作效率。（3）測試組合能力。具備點名測試、周期測試或故障告警測試選擇。（4）監測線路冗余配置。結合寧夏全區光纜分布現狀及未來幾年光纜里程增加規模，要求監測站設備可監測線路能力進行一定的冗余配置，滿足未來5年內新增光纜里程監測需要。（5）短信告警通知?？杉磿r報告故障事故。

3.2.2 實施內容

3.2.2.1 監測中心、監測站RTU及端站光源部署。通過對全區高速光纜敷設結構及監控需求的綜合分析，以及結合自身的實際情況，我們計劃采用備纖離線監測方式。該方法是在端到端的通信機房站點加裝模擬光源和光功率監控模塊，對被監測光纖的光功率信號進行采集和處理，完成光纖傳輸性能數據的實時監測，并將數據及時收集和整理并上傳到監測總中心。

（1）自動監測中心。自動監測中心設置在寧夏高速公路管理總中心通信機房，含服務器、自動監測軟件及短信告警模塊。主要負責對各監測站進行管理，控制命令通過服務下發到相應的監測站；監測站對被監測光纖進行監測，并將告警或測試數據及時的上報監測中心。（2）RTU監測站。根據寧夏高速光纜分布情況，如圖2所示：本方案設計規劃架設3個1U高度的RTU設備，單臺RTU可支持監測8個光方向線路。RTU1分別放置于銀川片區中心、RTU2分別放置于中寧片區中心和RTU3分別放置于固原片區中心，可基本完成全區主要光纜的全覆蓋監測。為滿足RTU設備的光功率實時監測，向遠端站（分別以RTU監測站為中心，周邊延伸方向的末端）放置穩定光源。

（3）OLS遠端光源。本方案設計共監測11條光路，每條光路共監測兩條光纖，一條做光功率實時監測、一條做OTDR測試。

3.2.2.2 監測中心與監測站RTU通訊組網監測中心與監測站RTU之間的通訊可以采用多種方式，本方案將中寧分中心RTU、固原分中心RTU監測站設備通過通信系統以太網口傳輸至總中心通信機房，納入到監測中心網管軟件進行統一監控與管理。網管軟件產生的告警可通過短信轉發至維護管理人員手機。

通信系統是高速公路信息化的基礎，通信傳輸設備是連接各站點的橋梁，是視頻、語音等數據傳送的高速通道。因此加強對全區高速公路通信網絡狀況的實時監控，有利于對網絡中通信設備進行集中監控維護，提高了高速公路網絡維護效率，增強了網絡的安全性和可靠性，對交通信息化發展起到重要的促進作用。