專利名稱：采用線型拓?fù)涞臒o源光網(wǎng)絡(luò)交通信息傳輸管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信、計算機網(wǎng)絡(luò)、光電子、集成電路及軟件技術(shù)，適用于公路沿線的通信網(wǎng)絡(luò)(即高速公路、公路、立交橋及橋梁沿線的交通通信網(wǎng)絡(luò))領(lǐng)域。特指采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
交通行業(yè)是國民經(jīng)濟的支撐部門，是關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。近年來隨著經(jīng)濟的高速增長，交通的制約作用日益顯露。交通信息化的滯后，使得在公路突發(fā)事件的處理問題上，無法及時的進(jìn)行實時監(jiān)控和宏觀調(diào)控。
完整的交通信息傳輸管理系統(tǒng)由三部分組成，即交通信息傳輸?shù)挠布到y(tǒng)、交通信息管理的軟件系統(tǒng)和交通信息管理機構(gòu)/管理協(xié)議。硬件傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)交通信息的數(shù)據(jù)采集和傳輸，數(shù)據(jù)信息的實時性、可靠性是整個交通信息傳輸管理系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的首要條件；軟件系統(tǒng)的作用是分析所采集的原始交通信息，整合不同來源的數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)?shù)?、直觀的方式表達(dá)或及時的發(fā)布這些信息；交通信息管理機構(gòu)或管理協(xié)議是交通信息軟硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)，保證軟硬件系統(tǒng)的完好和正常工作，維持整個交通信息系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。
交通系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集方法有多種方式，包括不同的交通流檢測設(shè)備，來自于報警系統(tǒng)的語音信息、來自視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信息、警員警車定位及信息交互系統(tǒng)的相關(guān)信息等等，此外還將包括事故、氣候、施工信息以及處理后的交通信息等等。不同信息的來源、精度、時效性，都不相同。保證各種信息的正確性、時效性和一致性，并整合不同的特征的交通信息，是交通信息傳輸管理系統(tǒng)必須具備的基本功能。
傳統(tǒng)的交通信息傳輸系統(tǒng)中，部分采用銅線接入的方式。銅線接入由于其自身傳輸媒質(zhì)的特點，限制了信息傳輸帶寬的擴大。全方位道路監(jiān)控信息的視頻采集，必然大量提升交通信息傳輸系統(tǒng)帶寬的需求量。隨著交通信息采集技術(shù)的進(jìn)步和采集手段的多樣化，交通信息系統(tǒng)將會接收到不同媒體形式的交通信息，如圖像、圖形、語音和數(shù)字等，作為一個統(tǒng)一的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，能夠支持不同媒體形式的交通信息是十分重要的。而銅線接入的方式，只能簡單的處理普通的語音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不能全面的保證多媒體業(yè)務(wù)接入的可靠性。
現(xiàn)在的交通信息傳輸系統(tǒng)中，已經(jīng)在公路沿線大量的鋪設(shè)了光纖。光纖接入技術(shù)可以將信息采集點上采集到的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以光纖為傳輸媒質(zhì)，透明的傳送到局端的信息管理機構(gòu)。光纖接入具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高的等特點，而且光纖接入是實施“少層次、少局所、大局所”接入網(wǎng)建設(shè)原則的最好方式。但是，我們不得不指出的是，現(xiàn)今普遍使用的點對點業(yè)務(wù)接入方式，不僅僅需要大量的光纖，而且還在中心機房/局端處因眾多光口占用較大的空間、消耗更多的電力。這樣的方式，使得交通信息傳輸系統(tǒng)用于設(shè)備、線路等方面的投資成本大大增加，不利于進(jìn)一步的發(fā)展。
由于交通信息傳輸系統(tǒng)特定的戶外工作的條件，不可避免的需要接入網(wǎng)設(shè)備安裝在室外，工作環(huán)境十分惡劣。傳統(tǒng)的光接入方式，像SDH/MSTP環(huán)網(wǎng)/線網(wǎng)或多級結(jié)構(gòu)光以太網(wǎng)，從業(yè)務(wù)采集點到局端，需要經(jīng)過中間節(jié)點的光電/電光轉(zhuǎn)換，或者其它的有源設(shè)備。這些設(shè)備的能源供給，以及運行維護(hù)都相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，使得系統(tǒng)的運維成本居高不下。
另外，在交通信息傳輸硬件系統(tǒng)之上，信息管理軟件平臺的發(fā)展同樣滯后。各種交通信息的相互獨立存儲及處理，導(dǎo)致不能及時方便直接的調(diào)度需要的各種相關(guān)信息并加以整合。這樣的方式，不能保證對實際路況信息的及時準(zhǔn)確的處理，并很大程度上影響了管理機構(gòu)的宏觀調(diào)控的能力。
總之，現(xiàn)今的交通信息傳輸管理系統(tǒng)的發(fā)展，滯后于交通行業(yè)乃至整體國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。大容量，低成本，易于管理和實施，并且具有高可靠性的交通信息傳輸管理系統(tǒng)的建設(shè)，是個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種滿足高可靠性、快速大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，具有較低的成本和良好的擴容升級能力的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，即采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)。構(gòu)建的傳輸系統(tǒng)的點對多電的總線式結(jié)構(gòu)，吻合了公路交通的物理上線性的特點，提高了光纜線路的利用率。其同時解決了公路沿線交通信息的接入和光纖到路邊的問題，并可在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)交通信息的統(tǒng)一處理和管理。
本發(fā)明采用無源光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，不僅能夠保證交通信息視頻監(jiān)控系統(tǒng)的巨大帶寬需求，而且能夠滿足各種媒體形式的交通信息的不同等級的服務(wù)質(zhì)量需求，對所有交通信息以可靠性保證。系統(tǒng)以點對多點的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及低成本的無源設(shè)備的采用，提高了光纜的利用率，降低了傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)投資成本。無源光網(wǎng)絡(luò)局端設(shè)備與多個用戶端設(shè)備之間，通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分布網(wǎng)(ODN)連接成網(wǎng)絡(luò)，這些特點帶來了PON網(wǎng)絡(luò)的運行維護(hù)的便利性和成本的大幅下降。
本發(fā)明是按下述技術(shù)方案實現(xiàn)的采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，通過基于點對多點的總線型拓?fù)涞男问綐?gòu)建PON。公路沿線的光網(wǎng)絡(luò)用戶/終端，支持語音、視頻、圖像、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)的采集和接入，通過無源的光分/合路組成的光分布網(wǎng)，將各類不同位置的業(yè)務(wù)信息匯聚到光線路終端，構(gòu)成交通信息傳輸系統(tǒng)的接入網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明根據(jù)交通公路呈線性分布的特點，將傳統(tǒng)的樹型結(jié)構(gòu)的PON網(wǎng)絡(luò)，改造呈點到多點的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，重新規(guī)劃了光分布網(wǎng)絡(luò)(ODN)，如圖1所示。通過無源光分/合路設(shè)備的使用，很好的適應(yīng)了公路物理拓?fù)涞木€性特點，同時可以在公路沿線密集分布ONU，將所有路況信息接入各種監(jiān)控終端。通過采用不同的分光比的光分路器，調(diào)整上/下路光纖的功率分布，使得光功率平均分配給每個接入設(shè)備，達(dá)到更佳的傳輸效果。PON系統(tǒng)中，每個OLT都可以根據(jù)實際路段長度以及安裝設(shè)備限制的需要，實現(xiàn)各種比例的分/合路，以及10/20km左右的傳輸距離。PON在支持大分路比的情況下傳輸距離還大于20km。
這樣靈活的組網(wǎng)形式，充分發(fā)揮無源光網(wǎng)絡(luò)的高速高效的特性。系統(tǒng)在ONU處，收集所有需要管理的數(shù)據(jù)信息，包括監(jiān)控、收費、通信系統(tǒng)中所有終端設(shè)備采集的當(dāng)前道路情況、收費或告警等數(shù)據(jù)。通過無源分路器上傳到OLT中，OLT對各個ONU的數(shù)據(jù)進(jìn)一步匯聚，上傳給中心局(Central Office)，對網(wǎng)絡(luò)的整體進(jìn)行統(tǒng)一的匯聚管理。
根據(jù)實際規(guī)劃的公路建設(shè)情況，可以靈活的將光線路終端，連接到各段高速公路的路邊，如圖2所示，組建交通信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。各段公路的路況信息及相關(guān)數(shù)據(jù)，由實際設(shè)置在路邊的各種終端設(shè)備收集，接入到光網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備中。通常情況是在公路沿線鋪設(shè)有光纜，在相隔一定的距離處下路一個光纖抽頭，連接一個光線路終端，組成一個具有總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的PON的子網(wǎng)。這樣的方式，可以充分利用包含多根光纖的光纜。同時，我們可以根據(jù)WDM技術(shù)的發(fā)展，以波分復(fù)用的方式，更大程度的提高光纜線路的利用率。
ONU提供通往OLT的光接口，用于實現(xiàn)公路的具體監(jiān)控、收費及通信系統(tǒng)中，各個終端設(shè)備的接入。為了適應(yīng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，實現(xiàn)接入的可靠及靈活性，我們可以全方位的考慮ONU處可以接入的設(shè)備以及其發(fā)展。各種具體設(shè)備接入ONU的情況如圖3所示。
在滿足傳統(tǒng)公路通信系統(tǒng)的接入設(shè)施的條件下，我們在提供傳統(tǒng)形式的E1、以太網(wǎng)以及視頻接口的同時，還可以提供無線信號的接入。無線信號以WLAN的形式接入網(wǎng)絡(luò)，為交警的現(xiàn)場執(zhí)勤與中心局的聯(lián)系，及GPS等無線系統(tǒng)的使用，提供了極大的方便。為了適應(yīng)日新月異的電子通信設(shè)備的發(fā)展，我們還可集成通用的USB接口，為高速公路的通信系統(tǒng)提供更全面的服務(wù)。同時，考慮到現(xiàn)今視頻采集設(shè)備的需要，還可以在終端側(cè)提供光纖接口。根據(jù)實際路況需求，我們還可以接入路標(biāo)以及路況信息指示屏等新型電子設(shè)備。
根據(jù)現(xiàn)實路面情況，可以在路邊設(shè)置車輛檢測器、視頻監(jiān)測器，以及收費終端，使用以太網(wǎng)傳送形式，將數(shù)據(jù)集中匯聚到中心局，統(tǒng)一處理。而且可以通過DBA控制業(yè)務(wù)需要的QoS，并提供巨大的帶寬，保證多個視頻采集裝置的大量數(shù)據(jù)的同時傳輸。中心局可以對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并按照實際需要選擇接收，并發(fā)出控制指令。通過CO遠(yuǎn)端的管理系統(tǒng)，可以控制視頻設(shè)備的云臺裝置，實現(xiàn)對某一車輛或路段的視頻跟蹤調(diào)節(jié)，實現(xiàn)高速公路整個路段的全程監(jiān)控。
OLT提供與ONU相連的下聯(lián)光接口，并在光接入網(wǎng)(OAN)的網(wǎng)絡(luò)端至少提供一個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)接口，它位于本地交換局或遠(yuǎn)端，為ONU所需業(yè)務(wù)提供必要的傳送方式。OLT的上聯(lián)接口可以有多種，可以將不同種業(yè)務(wù)分類，通過不同的接口以及傳輸形式，上傳到核心網(wǎng)或者交通信息專用網(wǎng)絡(luò)中。OLT的核心功能模塊包括數(shù)字交叉連接、傳送復(fù)用和ONU接口功能。
實際施工中，我們可以將光線路終端、光分路器以及光網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，安置在沿途的收費亭等固定地點。考慮到PON的結(jié)構(gòu)，在傳輸途中不需電源，沒有電子部件的特點，在安裝光分路器及光網(wǎng)絡(luò)終端的設(shè)備時，十分容易鋪設(shè)，基本不用維護(hù)，節(jié)省長期運營成本和管理成本。同時，考慮到公路沿線通常已經(jīng)鋪設(shè)有光纜的現(xiàn)狀，對于原路網(wǎng)通信系統(tǒng)的改造也十分簡單易行。PON系統(tǒng)對局端資源占用很少，模塊化程度高，系統(tǒng)初期投入低，根據(jù)路網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃和進(jìn)程，容易擴展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。
在公路通信系統(tǒng)中，設(shè)置中心局，具體的實現(xiàn)對各個終端設(shè)備的控制以及信息交互功能，實現(xiàn)對整個交通信息平臺的管理。各個OLT向中心局上傳所有的終端信息，中心局根據(jù)需要存儲或者處理數(shù)據(jù)內(nèi)容，并與系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)，全面的分析整體的道路交通問題。由中心局的交通管理信息系統(tǒng)，統(tǒng)一存儲并管理所有數(shù)據(jù)，通過對整體數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)宏觀調(diào)控及決策。公路管理信息系統(tǒng)整合了全部的管理信息資源，按一定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完成多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入、存儲、處理、交換、分發(fā)等功能。同時，相應(yīng)的將決策信息發(fā)送至對應(yīng)的PON接入子系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)對路邊終端設(shè)備的遠(yuǎn)程管理控制。通過PON系統(tǒng)對不同信息QoS的保證能力，可以根據(jù)需要，進(jìn)行實時的監(jiān)控處理。
本發(fā)明具有如下的技術(shù)優(yōu)勢和有益效果1)采用了PON的接入方式，實現(xiàn)了光纖到路邊的交通信息傳輸系統(tǒng)，極大的提高了公路通信系統(tǒng)的傳輸速度和傳輸容量。
2)采用了總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)造光分布網(wǎng)，符合了公路交通呈線性的物理特點，充分利用了公路沿線鋪設(shè)的光纜線路，提高了光纜利用率，降低了組網(wǎng)投資成本。
3)點對多點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，很大程度上減少了局端光收發(fā)器的數(shù)量，節(jié)省了空間及設(shè)備使用量，降低了組網(wǎng)投資成本。
4)交通信息接入網(wǎng)絡(luò)部分，采取無源的光器件搭建，結(jié)構(gòu)簡單，便于鋪設(shè)和維護(hù)，并基本可以適應(yīng)戶外惡劣的工作環(huán)境，降低了網(wǎng)絡(luò)運維成本。
5)設(shè)置多種業(yè)務(wù)采集裝置，滿足了交通信息多樣化的需求。ONU設(shè)置了多種不同的業(yè)務(wù)接口，允許語音、圖像、視頻、數(shù)據(jù)信息的同時接入傳輸。
6)PON網(wǎng)絡(luò)所具有的動態(tài)帶寬分配能力，使得各種不同業(yè)務(wù)的Qos得以保證。
7)在中心局處，統(tǒng)一存儲管理交通信息數(shù)據(jù)，提高了交通指揮中心宏觀調(diào)控的力度。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對實施例的描述，本發(fā)明的上述和/或其他目的和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的點到多點的總線型拓?fù)涞腜ON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2示出交通信息傳輸網(wǎng)絡(luò)的光纖到路邊的示意3示出ONU提供多種交通信息設(shè)備接入方式的示意4示出EPON方式搭建的交通信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
圖5示出一個EPON子系統(tǒng)的總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)6示出系統(tǒng)局端設(shè)備OLT和用戶端設(shè)備ONU組成結(jié)構(gòu)具體實施方式
通過參照下面對示例性的非限定性的實施例和附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現(xiàn)本發(fā)明的方法可更易于理解。然而，本發(fā)明可以以多種不同的形式來實施，而不應(yīng)被解釋為受限于在此闡釋的實施例。此外，提供這些實施例從而該公開將是徹底的和完全的，并將完整地將本發(fā)明的構(gòu)思傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由所附權(quán)利要求定義。在說明書中，相同的標(biāo)號始終指示相同的部件。
采用EPON的形式，組建交通信息傳輸管理網(wǎng)絡(luò)。由交通信息管理的中心局引出光纜，鋪設(shè)在公路沿線。每隔約20km，由光纜中引出一根光纖抽頭，安置一個光線路終端，如4圖所示。
每個EPON子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均采用點到多點的總線型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式如圖5所示。EPON子系統(tǒng)傳輸距離20km，有16個ONU接入，考慮理想的情況，每個ONU間的距離可以平均分布，故間距為20km16=1.25km]]>。EPON系統(tǒng)中需要平均分配光功率，若OLT發(fā)射的光功率總量設(shè)為1，則每個ONU分得的光功率為 。首先，對ONU進(jìn)行編號，距離OLT最近的ONU編號為ONU1，隨著距離的增加，序列號依次遞增，為ONU2，ONU3，……，ONU16。然后可以光分路器編號，與每個ONU直接相連的光分路器的序號與ONUn的下標(biāo)編號相同。另外，最后一個光分路器分開兩路光信號，分別傳輸?shù)絆NU15和ONU16中，這個光分路器編號為距離最近ONU的下標(biāo)編號，即為15。這樣，就可以確定每個光分路器的分光比，編號為n的光分路器，分光比為1∶(16+1-n)。
上述系統(tǒng)主要由局端設(shè)備OLT和用戶端設(shè)備ONU組成。簡化了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特定的分析其中的OLT和ONU設(shè)備，如圖6所示。
OLT提供與ONU相連的光接口，在光接入網(wǎng)(OAN)的網(wǎng)絡(luò)端至少提供一個網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)接口，它位于本地交換局或遠(yuǎn)端，為ONU所需業(yè)務(wù)提供必要的傳送方式。
ONU提供通往OLT的光接口，用于實現(xiàn)OAN的用戶接入。ONU的用戶側(cè)根據(jù)實際路況的需要，提供告警電話、視頻監(jiān)控設(shè)備、路標(biāo)指示屏、以太網(wǎng)以及無線的各種接口。
本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，其特征是使用點對多點的總線式結(jié)構(gòu)的ODN，組建路邊交通信息接入網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，其特征是利用公路沿線鋪設(shè)的光纜，在需要設(shè)置OLT的位置，從光纜中引出光纖，接入OLT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，其特征是采用無源光分路器構(gòu)造總線結(jié)構(gòu)的ODN，根據(jù)接入ONU的數(shù)目，調(diào)整光分路器的分光比，使得每個ONU具有基本相同的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用無源光網(wǎng)絡(luò)接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，其特征是OLT上聯(lián)具有多種接口，可接收特定運營商提供的交通信息專用網(wǎng)絡(luò)的信號，以及公共用戶網(wǎng)的不同信號(如寬帶信號、電話信號等)，OLT下聯(lián)PON接口，ONU上聯(lián)PON接口，ONU下聯(lián)具有與OLT對應(yīng)的多種接口。
全文摘要
本發(fā)明適用于交通信息系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)領(lǐng)域。利用公路沿線鋪設(shè)的光攬，通過采用無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，接入公路上各種實時的交通信息，并提供各種信息的Qos保證。根據(jù)公路線性拓?fù)涞奶攸c，改造光分布網(wǎng)絡(luò)為點到多點的總線型結(jié)構(gòu)，組建適合的交通信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。以無源光網(wǎng)絡(luò)形式組建的網(wǎng)絡(luò)，在各個OLT/ONU處，具有初步的網(wǎng)絡(luò)管理能力。OLT匯聚的各種交通信息，可以接入交通信息專用網(wǎng)絡(luò)中，在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的中心局所中，進(jìn)行統(tǒng)一管理和處理。
文檔編號H04B10/20GK1953354SQ20061008667
公開日2007年4月25日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者周煜, 張永軍, 張 杰, 顧畹儀 申請人:北京郵電大學(xué)