2023智慧高速F5G全光通信网技术白皮书 V1.0

oreview 智慧高速F5G全光通信网 技术白皮书 HUAWEI PREFACE 前言spreview 过去30多年，我国的高速公路迅猛发展，通车里程逐年增多，已连续11年 处于世界第一。“十四五”期间高速公路进入深化改革快车道，数字化和智慧化业务快速发展，随看高速公路联网收费、视频联网的持续建设和质量优化，全国高速公路进入到联网收费和“一张网”运行监测的运营模式。随着大数据、云计算、人工智能等数学技术在交通运输行业的不断创新和试点，高速公路也加速了基础设施数学化和智能化的发展进程，同时智慧化也成为行业发展的趋势和共识。 2022年国家公路网规划》泼发布，高速公路未来有2.8万公里待建和约3万 公里的扩容改造。高速公路通信网作为高速公路信息化底座，为高速公路收费、监测、感知等业务提供信息化通路，因此需要根据规划内容提前制定高速公路通信网的演进和优化方向。高速公路通信网经历了从PDH到SDH/MSTP的发展阶 没，面向新形势下的业务诉求，通信网也正处于向下一代新技术演进的阶段。 F5G(The5thGenerationFixedNetwork，第五代固定网络全光网凭借超大 带宽、长距传输、超长生命周期和绿色可持续发展的特性能够满足高速公路数字化和智慧化发展的诉求，为高速公路提供下一代数学化信息底座。为此华为联合 书》，希望能够为高速公路的数学化转型提供支持，助力高速公路高质量发展和交 通强国战略自标达成。 Only 华为政企光网公路行业总监 冯磊 CONTENTS 目录 01第一章高速公路通信网的现状和挑战 1.1高速公路行业发展情况和未来趋势2 1.2高速公路通信网现状和挑战 1.3高速公路通信网演进趋势和诉求5 O2第二章高速公路F5G全光通信网 2.1F5G的定义和简介8 ie 2.2F5G全光技术和网络方案 2.2.1光技术标准发展9 2.2.2F5G全光方案网络架构12 2.3F5G全光网络方案核心价值15 2.3.1F5G全光承载网优势和价值15 2.3.2F5G全光接入网优势和价值16 03第三章高速公路F5G全光场景化解决方案18 3.1全光传输网19 3.2全光收费业务网20 3.3全光监测业务网21 3.3.1主线道路监测场景22 3.3.2隧道监测场景23 3.4全光智慧服务区24 3.5光缆数字化运维.25 04第四章高速公路F5G全光通信网应用案例26 4.1F5G助力浙江智慧高速高质量发展27 4.2F5G助力广东打造高速公路全光大动脉28 4.3F5G搭建四川智慧高速“共享+独享”双业务通道.30 4.4F5G助力黑龙江高速一张网运营、集约化发展..32 4.5F5G为江西梅岭隧道打造全光网络基础底座，34 05第第五章高速公路F5G全光通信网应用展望37 附录-1缩略语，39 附录-2参考文献40 主编人员： 许智宇鲁玉春胡季岗黎松峰p冯re磊v邢ie颖v 吕民家但科 张儒刘鹏 参编人员（排名不分先后）： 苏建伟张海波齐志刚王军孙伟光孙卫华童杰关小杰蒋贵川冯光宇刘勇健赵羽汪正勇吴英华檀童和林成创刘洋柯清建温磊马小虎刘大海曲臻吕耀坤李川文张鹏件高升 preview 参编单位（排名不分先后）： 黑龙江省交投信息科技有限责任公司宁夏交投高速公路管理有限公司 中国通信建设集团设计院有限公司 黑龙江省交通规划设计研究院集团有限公司哈尔滨交研交通工程有限责任公司 广东省交通规划设计研究院集团股份有限p公r司eview四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 广东省电信规划设计院有限公司 智慧网云北京技术有限公司 山西省交通规划勘察设计研究院有限公司 云南华远电子有限公司华为技术有限公司 第一章iew 高速公路通信网的现状和挑战 Onlyfor Onlyforpreview 01 1.1高速公路行业发展情况和未来趋势 随看1988年沪嘉高速公路一期工程、沈大高速公路沈阳至鞍山和大连至 三十里堡的通车，拉开了我国高速公路建设的序幕，经过30多年的快速发展，我国高速公路规模和通车里程稳居世界第一，截止2022年底，高速公路通车里程 达到17.7万公里。 进入“十三五”后，高速公路步入全面深化改革与规范发展的新时期，从注重 里程规模和速度转向更注重科学合理可持续发展。近年，中共中央、国务院和交通运输部陆续颁发多项交通运输行业和公路行业的发展政策，为高速公路高质量发展提供政策支持和科学指导。 2019年9月，中共中央、国务院印发交通强国建设纲要》，提出以新时代 中国特色社会主义思想为指导，紧紧围绕统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局，推动交通发展由追求速度规模向更加注重质量效益转变，由各种交通方式相对独立发展向更加注重一体化融合发展转变，由依靠传统要素驱动向更加注重创新驱动转变，构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系，打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务，建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国，为全面建成社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴中国梦提供坚强支撑。 2021年11月，交通运输部印发公路“十四五”发展规划》，提出“十四五 时期公路交通发展要坚持“服务大局、共享发展，统筹协调、融合发展，深化改革、创新发展，绿色集约、安全发展”四个基本原则，进一步明确了“补短板、优供给、强服务、增动能”的“十二学“发展思路，为“十四五”时期公路交通高质量发展指 明了方向和主要看力点发展规划五个维度分类提出自标要求，重点实施八 项重点任务，通过创新驱动发展战略，注重科技创新赋能，构建泛在先进的交通 信息基础设施，促进公路交通数字化、智能化。 2022年7月，《国家公路网规划》发布，从规划基础、总体要求、规划方案、规 划实施、环境影响及对策、保障措施六大部分明确公路网发展自标和要求，通过 热米自皮带02 科技创新赋能，促进前沿科技应用，不断提高国家公路数字化、网联化水平，增强“建管养运”统筹和全生命周期管理能力，注重绿色低碳发展和安全保障能力，提升路网安全水平和系统韧性，实现到2035年基本建成覆盖广泛、功能完备、集 约高效、绿色智能、安全可靠的现代化高质量国家公路网的自标。 口1.2高速公路通信网现状和挑战 随着现代交通运输业的不断发展，高速公路在我国运输业中的重要作用逐渐显现。机电工程是高速公路工程中最为重要的一环，在保障高速公路出行的安全性、便捷性和稳定性方面发挥得十分关键的作用 高速公路机电工程系统隶属于交通工程（安全设施、管理设施和服务设施） 的管理设施。高速公路机电系统被划分为三大系统，即通信系统、收费系统、监测系统。在高速公路的建设和发展过程中，通信、收费、监测三大系统同步建设，协调发展。通信系统是高速公路机电系统的“中枢神经”，作为信息化底座，为监测 系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时的传输提供通路，保证高速公路各管理部门之间业务联络的畅通，并为高速公路内部各部门和外界组织的通讯提供技术支持和保障。因此，通信系统的质量决定了高速公路机电系统的整体性能。 早期，高速公路通信网主要是单条道路的内部通信网，随看高速公路建设规模不断加大，高速公路网正在逐步形成。在某些高速公路建设发达省份，随看道路数量和里程的增加，区域内高速公路机电系统联网建设的方案论证及工程实践陆续开展，高速公路通信系统也从单条道路的内部通信向路网广域通信转变。各省也结合本省实际情况和业务需求，对通信网进行独立规划和建设，主要采用PDH技术的PCM设备，2005年后，采用SDH技术建设高速通信系统的模式 遂渐被采纳和推广，经过十多年的发展，各省份逐步建设了适合本省高速公路网 的SDH数字通信网，承载高速公路收费、监测等关键业务的发展。2012年1月，交通运输部发布《高速公路通信技术要求》，确定高速公路通 03 信网技术路线，干线传输网宜采用SDH/MSTP系统组建，路段接入网应与于 线传输网技术体制相适宜，宜采用SDH/MSTP技术。 2019年5月，国务院印发深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费 站实施方案的通知》，推动各省高速公路通信网互联互通，实现收费业务“一张网”运营；同年11月交通运输部印发《全国高速公路视频联网监测工作实施方案和《全国高速公路视频云联网技术要求》，全面推进视频监测网建设和视频联网，打造全国高速公路“一张网”运行监测体系。这两个专项工程的落地对高速公路通信网提出更高的要求，通信网由局域网向广域网深化演进、路段接入网带宽面临10倍级膨胀等；同时，联网收费和视频联网对通信网的实时性和稳定性 也提出明确诉求，现网SDH/MSTP网络已无法满足高速业务诉求和演进规划因此，从2019年开始，客省陆续启动干线传输网和路段接入网的升级改造。截正2022年底，已有广东、江苏、浙江、云南、四川等约15个省份完成或正在进行干线传输网的10GSDH/MSTP向N*10G/N*100GOTN升级，同时，随 着高速公路未端设备接口加速以太化，路段接入网也由SDH逐步发展到 SDH/OTN/PTN/以太网等多种制式并存。PTN和以太网以IP技术为基础： 采用带宽统计复用，具有尽力而为的转发特点。SDH和OTN属于承载网硬管 道技术，具有带宽独享、全力送达、0丢包的承载特点。 随看联网收费和视频联网的快速推进，全国高速公路已实现联网互通能力，但由于历史独立建网模式和客省建网方案的差异，整网的运行质量和运行效率还存在诸多问题。通过对典型省份网络进行分析发现，自前路段接入网建设多制式共存，建网带宽配置差异大，业务对接需多次转换传输，难以保证数据精准、全量、实时上传到上级管理部门，无法满足收费、监测和未来智慧化如车路协同的业务诉求。同时，当前高速公路按路段级建网，整网未端汇聚节点多，且分散管理，造成整体建网复杂，层级多，运维难度大，效率低。因此，高速公路通信网需要根据演进趋势和业务诉求进行优化，需要自顶向下进行梳理和设计，采用集约化建网模式，推进高速公路通信网架构归一、层级简化、“建、管、养“一体化统筹实施。 热米自皮带04 干传 生产业男接入网 2.5G/10G 式 SDH/MSTP/PTN/OTN/L大RSDH/MSTP/OTN 图1.高速公路通信网现状示意图 1.3高速公路通信网演进趋势和诉求 iew OIN 进入“十四五”时期，高速公路的建设更加注重新技术的创新应用，在不断强化基础设施数字化建设基础上，深化智慧高速试点，各类智慧业务的实施对高速公路通信网的质量提出更加严格的要求。 2021年11月，交通运输部印发加快推进高速公路联网收费系统优化升级 实施方案》，提出要进行联网收费系统升级，实现数据传输完整率、上传及时率、准确率均为100%，实现全网计费准确率99.99%、在线计费调用成功率不低于99.99%，兜底计费使用率不高于0.01%。 2023年5月，交通运输部印发《全国高速公路视频监测优化提升实施方案 （征求意见稿）》，提出为了进一步提升全国高速公路网监测能力，全面推进“可视、可测、可控、可服务的路网运行管理体系建设，需要对现有视频监测设施进行优化升级，并开展视频点位加密等工作，以确保高速公路视频联网系统的长期稳定运行，视频实时接入率和在线率均不低于95%。 高速公路通信网作为支撑高速公路智慧化的数字底座，为了满足以上业务能力和考核指标达成，同时满足适度超前，支持未来车路协同、无人驾驶等智慧化场景演进诉求，高速公路通信自标网应具备如下几个特征： 05技米白爽非 1、多业务综合承载，带宽按需平滑升级能力：首先，随看智慧化不断提升，在 传统机电业务基础上，智慧化业务需求不断丰富，如雷视拟合路网感知业务、车路 协同业务、数字李生，A/智能化业务等，各类业务需相互独立，互不影响。为满足不同业务接入和端到端的安全传输诉求，需要通信网提供硬隔离承载能力，以保证业务间安全可靠：其次，随看收费准确率、视频监测要求的提高，以及感知业务、智慧化应用的落地，对各业务数据的完整性和稳定性传输提出更高要求，需要通 信网具备全力送达、