專利名稱：采用線型拓撲的無源光網絡交通信息傳輸管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信、計算機網絡、光電子、集成電路及軟件技術，適用于公路沿線的通信網絡(即高速公路、公路、立交橋及橋梁沿線的交通通信網絡)領域。特指采用無源光網絡接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)。
背景技術：
交通行業(yè)是國民經濟的支撐部門，是關系到國計民生的基礎性產業(yè)。近年來隨著經濟的高速增長，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，無法及時的進行實時監(jiān)控和宏觀調控。
完整的交通信息傳輸管理系統(tǒng)由三部分組成，即交通信息傳輸的硬件系統(tǒng)、交通信息管理的軟件系統(tǒng)和交通信息管理機構/管理協(xié)議。硬件傳輸系統(tǒng)負責交通信息的數據采集和傳輸，數據信息的實時性、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，整合不同來源的數據，并以適當的、直觀的方式表達或及時的發(fā)布這些信息；交通信息管理機構或管理協(xié)議是交通信息軟硬件系統(tǒng)的基礎，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。
交通系統(tǒng)中的數據采集方法有多種方式，包括不同的交通流檢測設備，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的進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據業(yè)務，不能全面的保證多媒體業(yè)務接入的可靠性。
現在的交通信息傳輸系統(tǒng)中，已經在公路沿線大量的鋪設了光纖。光纖接入技術可以將信息采集點上采集到的業(yè)務數據，以光纖為傳輸媒質，透明的傳送到局端的信息管理機構。光纖接入具有帶寬大、傳輸距離遠、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”接入網建設原則的最好方式。但是，我們不得不指出的是，現今普遍使用的點對點業(yè)務接入方式，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)用于設備、線路等方面的投資成本大大增加，不利于進一步的發(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設備安裝在室外，工作環(huán)境十分惡劣。傳統(tǒng)的光接入方式，像SDH/MSTP環(huán)網/線網或多級結構光以太網，從業(yè)務采集點到局端，需要經過中間節(jié)點的光電/電光轉換，或者其它的有源設備。這些設備的能源供給，以及運行維護都相當的復雜，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，導致不能及時方便直接的調度需要的各種相關信息并加以整合。這樣的方式，不能保證對實際路況信息的及時準確的處理，并很大程度上影響了管理機構的宏觀調控的能力。
總之，現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，是個亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種滿足高可靠性、快速大容量數據傳輸的，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)，即采用無源光網絡接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)。構建的傳輸系統(tǒng)的點對多電的總線式結構，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，并可在此基礎上實現交通信息的統(tǒng)一處理和管理。
本發(fā)明采用無源光網絡的技術，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質量需求，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撲結構，以及低成本的無源設備的采用，提高了光纜的利用率，降低了傳輸網絡的建設投資成本。無源光網絡局端設備與多個用戶端設備之間，通過無源的光纜、光分/合路器等組成的光分布網(ODN)連接成網絡，這些特點帶來了PON網絡的運行維護的便利性和成本的大幅下降。
本發(fā)明是按下述技術方案實現的采用無源光網絡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撲的形式構建PON。公路沿線的光網絡用戶/終端，支持語音、視頻、圖像、數據等多種業(yè)務的采集和接入，通過無源的光分/合路組成的光分布網，將各類不同位置的業(yè)務信息匯聚到光線路終端，構成交通信息傳輸系統(tǒng)的接入網絡。
本發(fā)明根據交通公路呈線性分布的特點，將傳統(tǒng)的樹型結構的PON網絡，改造呈點到多點的總線型拓撲結構，重新規(guī)劃了光分布網絡(ODN)，如圖1所示。通過無源光分/合路設備的使用，很好的適應了公路物理拓撲的線性特點，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備，達到更佳的傳輸效果。PON系統(tǒng)中，每個OLT都可以根據實際路段長度以及安裝設備限制的需要，實現各種比例的分/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。
這樣靈活的組網形式，充分發(fā)揮無源光網絡的高速高效的特性。系統(tǒng)在ONU處，收集所有需要管理的數據信息，包括監(jiān)控、收費、通信系統(tǒng)中所有終端設備采集的當前道路情況、收費或告警等數據。通過無源分路器上傳到OLT中，OLT對各個ONU的數據進一步匯聚，上傳給中心局(Central Office)，對網絡的整體進行統(tǒng)一的匯聚管理。
根據實際規(guī)劃的公路建設情況，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絡。各段公路的路況信息及相關數據，由實際設置在路邊的各種終端設備收集，接入到光網絡終端設備中。通常情況是在公路沿線鋪設有光纜，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撲結構的PON的子網。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WDM技術的發(fā)展，以波分復用的方式，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，用于實現公路的具體監(jiān)控、收費及通信系統(tǒng)中，各個終端設備的接入。為了適應現代通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，實現接入的可靠及靈活性，我們可以全方位的考慮ONU處可以接入的設備以及其發(fā)展。各種具體設備接入ONU的情況如圖3所示。
在滿足傳統(tǒng)公路通信系統(tǒng)的接入設施的條件下，我們在提供傳統(tǒng)形式的E1、以太網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的形式接入網絡，為交警的現場執(zhí)勤與中心局的聯系，及GPS等無線系統(tǒng)的使用，提供了極大的方便。為了適應日新月異的電子通信設備的發(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。同時，考慮到現今視頻采集設備的需要，還可以在終端側提供光纖接口。根據實際路況需求，我們還可以接入路標以及路況信息指示屏等新型電子設備。
根據現實路面情況，可以在路邊設置車輛檢測器、視頻監(jiān)測器，以及收費終端，使用以太網傳送形式，將數據集中匯聚到中心局，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據的同時傳輸。中心局可以對所有的數據進行存儲，并按照實際需要選擇接收，并發(fā)出控制指令。通過CO遠端的管理系統(tǒng)，可以控制視頻設備的云臺裝置，實現對某一車輛或路段的視頻跟蹤調節(jié)，實現高速公路整個路段的全程監(jiān)控。
OLT提供與ONU相連的下聯光接口，并在光接入網(OAN)的網絡端至少提供一個網絡業(yè)務接口，它位于本地交換局或遠端，為ONU所需業(yè)務提供必要的傳送方式。OLT的上聯接口可以有多種，可以將不同種業(yè)務分類，通過不同的接口以及傳輸形式，上傳到核心網或者交通信息專用網絡中。OLT的核心功能模塊包括數字交叉連接、傳送復用和ONU接口功能。
實際施工中，我們可以將光線路終端、光分路器以及光網絡終端設備，安置在沿途的收費亭等固定地點?？紤]到PON的結構，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絡終端的設備時，十分容易鋪設，基本不用維護，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鋪設有光纜的現狀，對于原路網通信系統(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，根據路網建設的規(guī)劃和進程，容易擴展網絡規(guī)模。
在公路通信系統(tǒng)中，設置中心局，具體的實現對各個終端設備的控制以及信息交互功能，實現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，中心局根據需要存儲或者處理數據內容，并與系統(tǒng)資源數據庫相關聯，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據，通過對整體數據的分析，實現宏觀調控及決策。公路管理信息系統(tǒng)整合了全部的管理信息資源，按一定標準規(guī)范完成多源異構數據的接入、存儲、處理、交換、分發(fā)等功能。同時，相應的將決策信息發(fā)送至對應的PON接入子系統(tǒng)，進而實現對路邊終端設備的遠程管理控制。通過PON系統(tǒng)對不同信息QoS的保證能力，可以根據需要，進行實時的監(jiān)控處理。
本發(fā)明具有如下的技術優(yōu)勢和有益效果1)采用了PON的接入方式，實現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)采用了總線型拓撲結構，構造光分布網，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的光纜線路，提高了光纜利用率，降低了組網投資成本。
3)點對多點的拓撲結構，很大程度上減少了局端光收發(fā)器的數量，節(jié)省了空間及設備使用量，降低了組網投資成本。
4)交通信息接入網絡部分，采取無源的光器件搭建，結構簡單，便于鋪設和維護，并基本可以適應戶外惡劣的工作環(huán)境，降低了網絡運維成本。
5)設置多種業(yè)務采集裝置，滿足了交通信息多樣化的需求。ONU設置了多種不同的業(yè)務接口，允許語音、圖像、視頻、數據信息的同時接入傳輸。
6)PON網絡所具有的動態(tài)帶寬分配能力，使得各種不同業(yè)務的Qos得以保證。
7)在中心局處，統(tǒng)一存儲管理交通信息數據，提高了交通指揮中心宏觀調控的力度。


通過下面結合附圖進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示出根據本發(fā)明構造的點到多點的總線型拓撲的PON網絡結構2示出交通信息傳輸網絡的光纖到路邊的示意3示出ONU提供多種交通信息設備接入方式的示意4示出EPON方式搭建的交通信息傳輸系統(tǒng)的網絡結構圖。
圖5示出一個EPON子系統(tǒng)的總線型網絡結構6示出系統(tǒng)局端設備OLT和用戶端設備ONU組成結構具體實施方式
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描述，本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現本發(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)明的構思傳達給本領域技術人員，本發(fā)明將僅由所附權利要求定義。在說明書中，相同的標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絡。由交通信息管理的中心局引出光纜，鋪設在公路沿線。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)的網絡結構均采用點到多點的總線型結構，結構形式如圖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)射的光功率總量設為1，則每個ONU分得的光功率為 。首先，對ONU進行編號，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，分別傳輸到ONU15和ONU16中，這個光分路器編號為距離最近ONU的下標編號，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)主要由局端設備OLT和用戶端設備ONU組成。簡化了網絡的拓撲結構，特定的分析其中的OLT和ONU設備，如圖6所示。
OLT提供與ONU相連的光接口，在光接入網(OAN)的網絡端至少提供一個網絡業(yè)務接口，它位于本地交換局或遠端，為ONU所需業(yè)務提供必要的傳送方式。
ONU提供通往OLT的光接口，用于實現OAN的用戶接入。ONU的用戶側根據實際路況的需要，提供告警電話、視頻監(jiān)控設備、路標指示屏、以太網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，可以進行各種變形和修改。
權利要求
1.采用無源光網絡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構的ODN，組建路邊交通信息接入網絡。
2.根據權利要求1所述的采用無源光網絡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的光纜，在需要設置OLT的位置，從光纜中引出光纖，接入OLT。
3.根據權利要求1所述的采用無源光網絡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造總線結構的ODN，根據接入ONU的數目，調整光分路器的分光比，使得每個ONU具有基本相同的功率。
4.根據權利要求1所述的采用無源光網絡接入的交通信息傳輸管理系統(tǒng)，其特征是OLT上聯具有多種接口，可接收特定運營商提供的交通信息專用網絡的信號，以及公共用戶網的不同信號(如寬帶信號、電話信號等)，OLT下聯PON接口，ONU上聯PON接口，ONU下聯具有與OLT對應的多種接口。
全文摘要
本發(fā)明適用于交通信息系統(tǒng)的信息傳輸網領域。利用公路沿線鋪設的光攬，通過采用無源光網絡技術，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。根據公路線性拓撲的特點，改造光分布網絡為點到多點的總線型結構，組建適合的交通信息傳輸網絡。以無源光網絡形式組建的網絡，在各個OLT/ONU處，具有初步的網絡管理能力。OLT匯聚的各種交通信息，可以接入交通信息專用網絡中，在系統(tǒng)網絡的中心局所中，進行統(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