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摘 要：近年来，随着宁夏高速公路通车里程的增加，全区高速光缆敷设数量和光通信设备数量也不断增加，传输网络也愈发庞大和复杂，给光缆线路和光传输网络设备的日常维护与集中管理带来了巨大的困难。如何及时发现光缆线路和光传输网络设备的故障，减少因通信中断而造成的不良后果，确保高速公路通信网络安全、平稳的运行，即建设以预防为主的集中监测系统和统一的网络管理系统在现阶段显得尤为重要。本文主要是对宁夏高速公路通信系统监测管理的现状及前景进行分析。
关键词：宁夏高速公路；通信系统；监测
通信系统是高速公路收费、监控及其它业务系统稳定运行的基础，其中光缆运行可靠性至关重要，直接影响了公路行业的生产运营。尤其宁夏并网全国ETC联网系统，对网络的实时性、安全性等提出了更高的要求，相关部门也对此提出了迫切的监测管理需求。
1 宁夏高速公路通信系统维护及监测管理现状简介
目前宁夏已建成敷设全区高速的光纤网，总长已达2200公里，建成联络中宁片区、固原片区、银川片区、宁夏总中心之间的2.5G干线层及以银川、中宁和固原为片区分中心的622M接入层SDH自愈保护传输网，另外交通运输部国家骨干网宁夏段OTN波分系统也已完成并网运行。
1.1 宁夏高速公路通信系统运维现状
1.1.1 宁夏高速公路通信网网管系统运维现状
目前在宁夏高速公路管理总中心通信机房设置一套T2000传输网管，目前可实现全区干线传输设备及接入层传输设备的统一管理，管理设备规模含6套OSN3500、3套OSN1500、53套Metro1000。在银川片区中心、固原片区中心、中宁片区中心各设置一套T2000网管用于管理片区内接入传输网元，网管机房均为无人值守。宁夏交通信息监控中心作为全区高速公路通信系统的唯一维护、管理部门，配有相关专业的工程师和各类仪器设备，而各片区分中心站点则没有相关工程师和仪器设备。
交通运输部国家骨干网宁夏段设置一套U2000网管监控客户端，通过国家骨干网远程连接交通运输部路网中心网管服务器，对宁夏段OTN波分网络进行监控。该网管客户端设置在宁夏高速公路管理总中心通信机房，因宁夏是交通部骨干网西北环网的一段，骨干网经常不稳定，断网后客户端无法及时查看宁夏段网络的中断状态。
1.1.2 宁夏高速公路通信网光缆线路运维现状
宁夏交通信息监控中心目前仍依靠简单的、原始的人工方式进行通信线路的运管和维护。具体内容如下：
通信中断后，工程师通过T2000传输网管查看相关的告警信息或各站点工作人员查看相应设备告警状态，即刻通知具体维护人员，维护人员立刻赶往故障站点机房，通过OTDR检测光缆中断的相关信息，初步确定断电位置，再有维护工程师去到中断地点，逐步查找具体的故障点，确认后立即进行抢修、整改。
这种光缆线路维护方式比较传统且维护时间较长，存在缺点：
（1）设备告警只能显示故障状态，不能直接告知具体的故障内容，因此维护工程师无法判断是设备障碍还是线路障碍，有时会产生误告警，增加了维护工作量。
（2）值班人员或只能从网管系统上得知网络有故障，但无法判断具体的故障点、故障具体内容以及故障原因，从发现故障到确定具体断点再到抢通，历时较长。
（3）对光纤的逐步劣化、对故障的发生不能提前预告和预防，特别是一些因施工、地表变化而导致的光衰这种维护方式无法发现。
因此，为保障高速公路通信系统优质、高效、安全、稳定地运行，建立一种实时，自动的光缆线路自动监测系统是十分必要的。
2 宁夏高速公路通信系统运维监测管理存在的问题
2.1 宁夏高速公路通信网T2000网管系统存在的问题
目前宁夏高速公路管理總中心设置的T2000传输网管版本比较低，一方面无法兼容交通运输部国家骨干网OTN波分设备，也不支持后续新建路段采用的传统TDM和分组（基于MPLS/MPLS-TP技术）双域架构的新一代光传输设备，实现不了全区通信网统一网管需求。另一方面，随着新建路段通信站的不断增多、视频高清化要求、ETC并网收费及会议电视业务高实效性要求、通信设备技术的更新换代等，使得在网设备的数量及种类都日益庞大和复杂，对通信网的日常监管运营都提出了更高的要求。
2.2 宁夏高速公路通信网光缆维护存在的问题
通过对宁夏高速通信网的日常运维故障统计数据分析得知，随着光缆长度的增加以及部分路段光缆的老化，线路的故障次数在不断增加，传统的光缆维护方式历时长、工作量大，已经严重影响网络的正常运行。虽然现有的组网方式提供了SDH保护，可以保证环内业务的畅通，但由于抢通时间长，且随着网络复杂性不断增加，各类业务配置受限较大，各类故障的隐患和风险依然存在。
因此，对通信线路进行实时动态监测，实时地掌握光缆传输性能和监测传输设备的工作状态，及时发现故障隐患，快速修复通信线路就显得尤为重要。
3 宁夏高速公路通信系统监测管理建设方案
基于以上情况，我们提出要现对全区高速公路SDH传输系统及交通运输部国家骨干网宁夏段OTN波分系统网元设备实现统一网管，并对全区高速公路敷设主干光缆运行质量情况进行监测和管理，并结合短信告警可即时报告故障事故。从而实现全区高速公路SDH传输系统及交通运输部国家骨干网宁夏段OTN波分系统的统一网管和通信系统主干光缆的实时监测，有效提升通信网监管服务水平。
3.1 U2000网管系统建设方案
3.1.1 设计原则
（1）根据全区高速公路通信系统管理体制，将通信网管改造为：全区通信设备的唯一管理操作权限只有总中心掌握，各个片区分中心网管系统只有监控设备状态、网络状态的权限，不具备参数配置和业务修改权限。 （2）将全区高速SDH通信网络网元设备与交通运输部国家骨干网OTN波分网元设备实现统一网管，便于日常维护。
（3）实现告警信息实时通知维护工程师功能（短信、电话等）。
（4）网管平台要具备高可靠性、先进性、易操作、可升级性。
（5）对于各个片区中心的原有网管仍然保留，但仅赋予这些网管查看故障的权限。
3.1.2 实施内容
（1）硬件平台升级。目前宁夏高速公路管理总中心机房T2000网管硬件平台采用PC机，本方案中升级为电信级机架式服务器，配置双CPU、双内存及硬盘RAID组冗余保护，提升硬件平台可靠性，为网管软件不间断运行提供有力保障。原台式机作为远程桌面维护终端使用。
（2）U2000网管软件升级。网管软件版本必须具备向下兼容能力，且具有先进性。支持未来新技术设备的管理，如ASON智能光传输、OTN智能波分、MSTP+双平面、PTN分组设备等，本方案采用U2000网管软件。
（3）统一网管，配置足够数量license授权许可。考虑在建路段的实施，根据在建路段通信站的建设数量，购买相应的license授权，避免新建路段通信设备无法在U2000网管上进行及时监控管理，而频繁的进行升級。
（4）告警短信通知功能
配置告警转发软件包及配置短信转发硬件猫，实现U2000网管的告警短信通知功能。
3.2 光缆自动监测系统建设方案
3.2.1 设计原则
（1）采用备纤监测方式。我们知道：相同光缆里的光纤，不论是使用中或备用的光纤，都具有相同物理特性和电器特性。而我们就是利用已经在用的光缆中的未承载业务的备用光纤进行监测。
（2）光缆自动监测系统。即具有资源管理且能在GIS地图上进行图形化显示、操作简单、维护便捷的光缆智能维护及管理系统。此系统不仅可以对通信线路进行实时监测，而且能快速准确的发现故障点以及故障信息，大大缩短修复时间，提高维护工作效率。（3）测试组合能力。具备点名测试、周期测试或故障告警测试选择。（4）监测线路冗余配置。结合宁夏全区光缆分布现状及未来几年光缆里程增加规模，要求监测站设备可监测线路能力进行一定的冗余配置，满足未来5年内新增光缆里程监测需要。（5）短信告警通知。可即时报告故障事故。
3.2.2 实施内容
3.2.2.1 监测中心、监测站RTU及端站光源部署。通过对全区高速光缆敷设结构及监控需求的综合分析，以及结合自身的实际情况，我们计划采用备纤离线监测方式。该方法是在端到端的通信机房站点加装模拟光源和光功率监控模块，对被监测光纤的光功率信号进行采集和处理，完成光纤传输性能数据的实时监测，并将数据及时收集和整理并上传到监测总中心。
（1）自动监测中心。自动监测中心设置在宁夏高速公路管理总中心通信机房，含服务器、自动监测软件及短信告警模块。主要负责对各监测站进行管理，控制命令通过服务下发到相应的监测站；监测站对被监测光纤进行监测，并将告警或测试数据及时的上报监测中心。（2）RTU监测站。根据宁夏高速光缆分布情况，如图2所示：本方案设计规划架设3个1U高度的RTU设备，单台RTU可支持监测8个光方向线路。RTU1分别放置于银川片区中心、RTU2分别放置于中宁片区中心和RTU3分别放置于固原片区中心，可基本完成全区主要光缆的全覆盖监测。为满足RTU设备的光功率实时监测，向远端站（分别以RTU监测站为中心，周边延伸方向的末端）放置稳定光源。
（3）OLS远端光源。本方案设计共监测11条光路，每条光路共监测两条光纤，一条做光功率实时监测、一条做OTDR测试。
3.2.2.2 监测中心与监测站RTU通讯组网监测中心与监测站RTU之间的通讯可以采用多种方式，本方案将中宁分中心RTU、固原分中心RTU监测站设备通过通信系统以太网口传输至总中心通信机房，纳入到监测中心网管软件进行统一监控与管理。网管软件产生的告警可通过短信转发至维护管理人员手机。
通信系统是高速公路信息化的基础，通信传输设备是连接各站点的桥梁，是视频、语音等数据传送的高速通道。因此加强对全区高速公路通信网络状况的实时监控，有利于对网络中通信设备进行集中监控维护，提高了高速公路网络维护效率，增强了网络的安全性和可靠性，对交通信息化发展起到重要的促进作用。
关键词：宁夏高速公路；通信系统；监测
通信系统是高速公路收费、监控及其它业务系统稳定运行的基础，其中光缆运行可靠性至关重要，直接影响了公路行业的生产运营。尤其宁夏并网全国ETC联网系统，对网络的实时性、安全性等提出了更高的要求，相关部门也对此提出了迫切的监测管理需求。
1 宁夏高速公路通信系统维护及监测管理现状简介
目前宁夏已建成敷设全区高速的光纤网，总长已达2200公里，建成联络中宁片区、固原片区、银川片区、宁夏总中心之间的2.5G干线层及以银川、中宁和固原为片区分中心的622M接入层SDH自愈保护传输网，另外交通运输部国家骨干网宁夏段OTN波分系统也已完成并网运行。
1.1 宁夏高速公路通信系统运维现状
1.1.1 宁夏高速公路通信网网管系统运维现状
目前在宁夏高速公路管理总中心通信机房设置一套T2000传输网管，目前可实现全区干线传输设备及接入层传输设备的统一管理，管理设备规模含6套OSN3500、3套OSN1500、53套Metro1000。在银川片区中心、固原片区中心、中宁片区中心各设置一套T2000网管用于管理片区内接入传输网元，网管机房均为无人值守。宁夏交通信息监控中心作为全区高速公路通信系统的唯一维护、管理部门，配有相关专业的工程师和各类仪器设备，而各片区分中心站点则没有相关工程师和仪器设备。
交通运输部国家骨干网宁夏段设置一套U2000网管监控客户端，通过国家骨干网远程连接交通运输部路网中心网管服务器，对宁夏段OTN波分网络进行监控。该网管客户端设置在宁夏高速公路管理总中心通信机房，因宁夏是交通部骨干网西北环网的一段，骨干网经常不稳定，断网后客户端无法及时查看宁夏段网络的中断状态。
1.1.2 宁夏高速公路通信网光缆线路运维现状
宁夏交通信息监控中心目前仍依靠简单的、原始的人工方式进行通信线路的运管和维护。具体内容如下：
通信中断后，工程师通过T2000传输网管查看相关的告警信息或各站点工作人员查看相应设备告警状态，即刻通知具体维护人员，维护人员立刻赶往故障站点机房，通过OTDR检测光缆中断的相关信息，初步确定断电位置，再有维护工程师去到中断地点，逐步查找具体的故障点，确认后立即进行抢修、整改。
这种光缆线路维护方式比较传统且维护时间较长，存在缺点：
（1）设备告警只能显示故障状态，不能直接告知具体的故障内容，因此维护工程师无法判断是设备障碍还是线路障碍，有时会产生误告警，增加了维护工作量。
（2）值班人员或只能从网管系统上得知网络有故障，但无法判断具体的故障点、故障具体内容以及故障原因，从发现故障到确定具体断点再到抢通，历时较长。
（3）对光纤的逐步劣化、对故障的发生不能提前预告和预防，特别是一些因施工、地表变化而导致的光衰这种维护方式无法发现。
因此，为保障高速公路通信系统优质、高效、安全、稳定地运行，建立一种实时，自动的光缆线路自动监测系统是十分必要的。
2 宁夏高速公路通信系统运维监测管理存在的问题
2.1 宁夏高速公路通信网T2000网管系统存在的问题
目前宁夏高速公路管理總中心设置的T2000传输网管版本比较低，一方面无法兼容交通运输部国家骨干网OTN波分设备，也不支持后续新建路段采用的传统TDM和分组（基于MPLS/MPLS-TP技术）双域架构的新一代光传输设备，实现不了全区通信网统一网管需求。另一方面，随着新建路段通信站的不断增多、视频高清化要求、ETC并网收费及会议电视业务高实效性要求、通信设备技术的更新换代等，使得在网设备的数量及种类都日益庞大和复杂，对通信网的日常监管运营都提出了更高的要求。
2.2 宁夏高速公路通信网光缆维护存在的问题
通过对宁夏高速通信网的日常运维故障统计数据分析得知，随着光缆长度的增加以及部分路段光缆的老化，线路的故障次数在不断增加，传统的光缆维护方式历时长、工作量大，已经严重影响网络的正常运行。虽然现有的组网方式提供了SDH保护，可以保证环内业务的畅通，但由于抢通时间长，且随着网络复杂性不断增加，各类业务配置受限较大，各类故障的隐患和风险依然存在。
因此，对通信线路进行实时动态监测，实时地掌握光缆传输性能和监测传输设备的工作状态，及时发现故障隐患，快速修复通信线路就显得尤为重要。
3 宁夏高速公路通信系统监测管理建设方案
基于以上情况，我们提出要现对全区高速公路SDH传输系统及交通运输部国家骨干网宁夏段OTN波分系统网元设备实现统一网管，并对全区高速公路敷设主干光缆运行质量情况进行监测和管理，并结合短信告警可即时报告故障事故。从而实现全区高速公路SDH传输系统及交通运输部国家骨干网宁夏段OTN波分系统的统一网管和通信系统主干光缆的实时监测，有效提升通信网监管服务水平。
3.1 U2000网管系统建设方案
3.1.1 设计原则
（1）根据全区高速公路通信系统管理体制，将通信网管改造为：全区通信设备的唯一管理操作权限只有总中心掌握，各个片区分中心网管系统只有监控设备状态、网络状态的权限，不具备参数配置和业务修改权限。 （2）将全区高速SDH通信网络网元设备与交通运输部国家骨干网OTN波分网元设备实现统一网管，便于日常维护。
（3）实现告警信息实时通知维护工程师功能（短信、电话等）。
（4）网管平台要具备高可靠性、先进性、易操作、可升级性。
（5）对于各个片区中心的原有网管仍然保留，但仅赋予这些网管查看故障的权限。
3.1.2 实施内容
（1）硬件平台升级。目前宁夏高速公路管理总中心机房T2000网管硬件平台采用PC机，本方案中升级为电信级机架式服务器，配置双CPU、双内存及硬盘RAID组冗余保护，提升硬件平台可靠性，为网管软件不间断运行提供有力保障。原台式机作为远程桌面维护终端使用。
（2）U2000网管软件升级。网管软件版本必须具备向下兼容能力，且具有先进性。支持未来新技术设备的管理，如ASON智能光传输、OTN智能波分、MSTP+双平面、PTN分组设备等，本方案采用U2000网管软件。
（3）统一网管，配置足够数量license授权许可。考虑在建路段的实施，根据在建路段通信站的建设数量，购买相应的license授权，避免新建路段通信设备无法在U2000网管上进行及时监控管理，而频繁的进行升級。
（4）告警短信通知功能
配置告警转发软件包及配置短信转发硬件猫，实现U2000网管的告警短信通知功能。
3.2 光缆自动监测系统建设方案
3.2.1 设计原则
（1）采用备纤监测方式。我们知道：相同光缆里的光纤，不论是使用中或备用的光纤，都具有相同物理特性和电器特性。而我们就是利用已经在用的光缆中的未承载业务的备用光纤进行监测。
（2）光缆自动监测系统。即具有资源管理且能在GIS地图上进行图形化显示、操作简单、维护便捷的光缆智能维护及管理系统。此系统不仅可以对通信线路进行实时监测，而且能快速准确的发现故障点以及故障信息，大大缩短修复时间，提高维护工作效率。（3）测试组合能力。具备点名测试、周期测试或故障告警测试选择。（4）监测线路冗余配置。结合宁夏全区光缆分布现状及未来几年光缆里程增加规模，要求监测站设备可监测线路能力进行一定的冗余配置，满足未来5年内新增光缆里程监测需要。（5）短信告警通知。可即时报告故障事故。
3.2.2 实施内容
3.2.2.1 监测中心、监测站RTU及端站光源部署。通过对全区高速光缆敷设结构及监控需求的综合分析，以及结合自身的实际情况，我们计划采用备纤离线监测方式。该方法是在端到端的通信机房站点加装模拟光源和光功率监控模块，对被监测光纤的光功率信号进行采集和处理，完成光纤传输性能数据的实时监测，并将数据及时收集和整理并上传到监测总中心。
（1）自动监测中心。自动监测中心设置在宁夏高速公路管理总中心通信机房，含服务器、自动监测软件及短信告警模块。主要负责对各监测站进行管理，控制命令通过服务下发到相应的监测站；监测站对被监测光纤进行监测，并将告警或测试数据及时的上报监测中心。（2）RTU监测站。根据宁夏高速光缆分布情况，如图2所示：本方案设计规划架设3个1U高度的RTU设备，单台RTU可支持监测8个光方向线路。RTU1分别放置于银川片区中心、RTU2分别放置于中宁片区中心和RTU3分别放置于固原片区中心，可基本完成全区主要光缆的全覆盖监测。为满足RTU设备的光功率实时监测，向远端站（分别以RTU监测站为中心，周边延伸方向的末端）放置稳定光源。
（3）OLS远端光源。本方案设计共监测11条光路，每条光路共监测两条光纤，一条做光功率实时监测、一条做OTDR测试。
3.2.2.2 监测中心与监测站RTU通讯组网监测中心与监测站RTU之间的通讯可以采用多种方式，本方案将中宁分中心RTU、固原分中心RTU监测站设备通过通信系统以太网口传输至总中心通信机房，纳入到监测中心网管软件进行统一监控与管理。网管软件产生的告警可通过短信转发至维护管理人员手机。
通信系统是高速公路信息化的基础，通信传输设备是连接各站点的桥梁，是视频、语音等数据传送的高速通道。因此加强对全区高速公路通信网络状况的实时监控，有利于对网络中通信设备进行集中监控维护，提高了高速公路网络维护效率，增强了网络的安全性和可靠性，对交通信息化发展起到重要的促进作用。