安徽省防汛抗旱指揮部辦公室 李金平 王海玉 凌紅霞 辛成海
為了減少水旱災害的損失，加強防汛抗旱工作的科學化，提高信息采集、傳輸、處理能力和防汛調度決策的時效性和準確性，國家防總和水利部決定建設國家防汛抗旱指揮系統。通信系統是國家防汛抗旱指揮系統的重要組成部分，是保障整個系統時效性、準確性和可靠性的關鍵。根據國家防汛抗旱指揮系統設計的有關要求，結合安徽省的實際情況，經過幾年的努力，安徽省已建成一個覆蓋全省、“三網合一”、業務綜合化的防汛抗旱通信網絡。
一、業務需求分析
防汛抗旱涉及圖像、數據和語音三種通信業務，但三種業務的實現方式不同，業務質量有較大差別。為了滿足防汛抗旱的需要，系統應立足于三種業務均達到電信級的質量標準。
1．會議電視（異地圖像會商）業務
業務質量及系統功能達到主流電信級會議電視系統的要求，滿足防汛抗旱調度異地會商的需要。
2．遠程視頻監視業務
此類業務實現高清晰度、全動態實時圖像的遠程傳送和控制，滿足對全省重要水利防洪工程實時工程情況的了解和工程調度運用的監督。
3．數據業務
此類業務應組建全省計算機廣域網，實現高速數據傳輸，承載工程情況數據、水情數據、氣象云圖、圖文數據檢索、控制信息、網上辦公、遠程視頻監視等業務。
4．語音業務
此類業務應組建全省數字程控交換網，提供不壓縮的64kbit/s的電話業務和壓縮的IP電話業務以及傳真業務，實現專網和公網的互通互連和互為備份，提供方便、快捷、高質量的專網和公網通信服務。
二、建設目標和原則
1．網絡覆蓋全省17個市水利（務）局，11個廳直屬單位，8個市水文局和長江、淮河干流的重要閘站等。
2．傳輸數字化、寬帶化、業務綜合化，建成一個“三網合一”的先進通信網絡，并形成統一的網絡管理和調度體系。
3．遵循“公專結合”的原則，充分利用公網和已建專網。
4．在滿足近期業務需要的前提下，考慮到長遠的發展。建設一個面向未來、功能強大、可靠的通信一體化的通信網絡提高網絡的服務水平和質量，促進各項業務的發展。
5．強調系統的數字化和標準化，界面清晰、接口標準統一，做到連接順暢、集成方便、通信業務質量可靠。
6．組網方案應支持使整個系統具有可靠性、安全性、先進性、實用性、開放性、可擴充性和靈活性。網絡應具有以下特性。
（1）多業務平臺的統一
在水利、防汛通信網中存在多種不同的業務，如話音、數據、圖像等。這些業務的接入方式及在通信網上的傳輸方式各不相同。理想的方式是建立一個統一交換平臺，支持多種不同業務。這樣可大大減小網絡的連接復雜程度、人員培訓的難度以及網絡管理的壓力，并提高網絡的可靠性。簡言之，就是利用盡可能少的網絡設備提供盡可能多的網絡業務，避免在一個節點上使用多個不同設備簡單互連，以堆砌的方式提供多種業務。
（2）可靠
網絡采用具有高可靠性的總體設計和成熟的技術。在關鍵環節均有備份設計，在關鍵的網絡設備和主機設備上消除單點失效。
（3）先進
網絡所采用的設備屬世界先進水平的產品，在通信領域占有較大的用戶市場，在通信網絡技術方面處于領先地位。
（4）實用
系統的性能指標應能滿足各項業務對處理能力的要求。整個系統的性能可靠，便于管理。所采用的設備易于配置和維護。
（5）開放
網絡和主機設備支持符合國際標準的相關接口，省中心與各市中心網絡以及其他相關系統實現可靠的互聯。
（6）可擴充性和靈活性
網絡采用的設備應支持以后網絡的平滑擴容和升級，保證在網絡以后的發展過程中，網上的業務不會受到影響，建網的投資得到保護。|||
三、系統方案的選擇
1．系統總體結構
以光纖和數字微波為傳輸手段建設綜合業務平臺，在此平臺基礎上構建圖像業務網（會議電視系統和遠程監視系統）、數據業務網（計算機廣域網）和話音業務網（程控交換系統）并實現“三網合一”。綜合業務平臺在單一的網路結構上采用帶寬的動態分配方式，根據優先級分配電路帶寬，同時支持數據、話音和視頻業務，實現電路資源共享并充分利用信道帶寬。整個網絡采用樹狀結構，省廳為整個網絡的中心節點，有關市水利局、廳直管單位和淮委設立分支節點，各分支節點直接與中心節點相連，區域通信站點與分支節點相連。
2．方案選擇
（1）綜合業務平臺
目前通過建立綜合業務平臺實現綜合業務有幾種方式可以選擇：PCM預分配方式、智能PCM方式、ATM多業務交換機方式、基于IP方式。通過綜合比較，考慮到會議電視圖像的實時性要求，通信帶寬的動態分配和高效利用以及可靠性、安全性的因素，決定選用ATM多業務交換機構建綜合業務平臺。
（2）傳輸電路
選用數字E1透明電路實現整個骨干通信網的電路連接，以租用公網光纖電路為主，輔以自建數字微波電路。傳輸電路的最小容量為2Mbit/s。
（3）會議電視系統
目前會議電視系統的技術協議主要有兩種，即基于H.320協議的會議電視系統和基于H.323協議的會議電視系統。H.320協議的會議電視系統采取電路交換方式連接，圖像的實時性較好，系統的調試開通相對方便。H.323協議的會議電視基于IP網絡傳輸，傳輸簡單易實現，但QoS無保障，圖像有時延。考慮到技術的發展及今后系統的升級，建議選用H.320協議和H.323協議兼容的雙模式會議電視系統，目前按H.320協議方式組網。
（4）遠程視頻監視系統
系統方案從圖像信息共享、圖像清晰度、安全性、信道帶寬占用、組網協議、網管能力等方面綜合考慮。選用MPEG－4壓縮方式，具有嵌入式結構和DSP芯片的硬件編解碼設備。系統支持TCP/IP協議組網，圖像解析度為704×576（PAL），具有硬解壓和軟解壓方式，傳輸速率可以在64～1500kbit/s之間設置。前端設備具有遠程設置、維護功能和自啟動能力并適宜在野外環境下長期連續運行。系統具有對500個監視點的網管能力且管理維護方便。
（5）程控交換系統
系統采用點面結合、公專結合、因地制宜的組網方案。電話用戶多且與公網連接方便，有通信系統管理能力的中心節點和分支節點設置局用數字程控交換機和用戶數字程控交換機；電話用戶少、位置偏僻、通信管理能力較弱且傳輸電路有冗余的末端站點依靠所在區域的程控交換機進行遠程放號實現“面”的覆蓋；投資困難又無法實現遠程放號的分支節點利用公網實現專網通話。所有設置程控交換機的節點均建成所在地公網的程控端局。
四、系統的設計與組網
1．傳輸網
傳輸電路由數字微波和光纖兩部分組成，已在淮河干流建設了數字微波干線，其中蚌埠至潁上段為SDH微波，潁上至阜南為PDH微波。安徽省境內共設有蚌埠、常墳、鳳臺、潁上、阜陽、阜南、五河7個微波站。沿淮的市水利（務）局、廳直單位等依靠微波干線進行支線電路延伸。除潁上至城西湖閘站距較長采用8GHz頻段外，其余采用13GHz頻段，電路容量均為4×2Mbit/s。省廳至淮委和省廳至淠史杭總局各租用公網3×2Mbit/s和2×2Mbit/s光纖透明電路。省廳至淮南市、巢湖市、合肥市、黃山市、安慶市、馬鞍山市、銅陵市、滁州市、池州市、宣城市、蕪湖市、宿州市、淮北市、亳州市、長江河道管理局各租用公網1×2Mbit/s透明電路。所租用的光纖電路均實行環路保護，以保證傳輸可靠。省廳至省水文局和淠史杭至六安市水利局、六安市水文局各自建一條光纖電路。其余各市水文局各租用公網1×2Mbit/s透明電路至當地市水利（務）局，所有傳輸電路均提供E1G.703接口。自建的微波和光纖電路同租用的公網光纖電路構成省防汛抗旱通信骨干網的傳輸系統。
2．綜合業務平臺
由于ATM簡化了協議控制，時延少，傳輸速率可達N×2M～622Mbit/s；作為多業務接入平臺，可以滿足數據、語音和圖像等不同傳輸速率的數字業務需求；它有良好的質量保證機制，可保證視頻等寬帶實時業務的實現；業務帶寬相對獨立，可防止共享帶寬帶來的非法入侵。盡管ATM還存在一些不足，但它比較適合安徽省防汛抗旱通信骨干網的組網要求。
以加拿大北電Passport系列ATM多業務交換機構成綜合業務平臺，根據各節點的業務需求以及所承擔的傳輸、處理、交換任務，配置不同檔次的多業務交換機。省廳和淮委是通信骨干網中的交換中心，承擔各種業務流量的傳輸、匯聚和交換，同時承擔本地業務的接入，配置Passport7480多業務核心交換機。省廳和淮委、淠史杭間、淮委和阜陽水務局間在多業務交換機上采用ATM反向復用技術對多個2Mbit/s電路進行捆綁，形成更大帶寬的中繼通道，其余各站點多業務交換機間以1×2Mbit/s電路作為中繼通道。
安徽省防汛抗旱通信骨干工程各通信站點之間的各種業務流量，將通過多業務交換系統實現合理的流量控制和動態帶寬分配，在網絡各節點之間的中繼線上進行適配復用并傳輸。這種面向連接的具有完善的QoS保障能力的統計復用技術，可以增強傳輸帶寬利用，保障服務可靠，是本工程的設計重點。
3．會議電視(異地會商)網
H.320會議電視系統網絡是呈星型結構，中心多點控制單元（MUC）設置在中心節點，終端設置在支節點或端站，各終端和MCU之間采取透明連接。考慮到電路資源的合理利用，本工程在省廳中心和淮委各設置一臺MCU，兩臺MCU之間通過E1專線電路實現級聯。共配置23臺終端分別設置在省廳、17個市水利局和五個廳屬單位。阜陽水務局、茨懷新河工程管理局、蚌埠市水利局、淮河河道管理局、懷洪新河河道管理局五個終端接入淮委MCU（淮委已建系統的五個終端也接入該MCU），其余18臺終端接入省廳MCU。除蚌埠市水利局、淮河河道管理局、懷洪新河河道管理局、合肥市水利局所配三個終端通過E1專線電路直接接入MCU外，其余各終端均通過多業務交換機動態分配1152kbit/s帶寬接入MCU。Passport多業務交換機配置E1接口模塊，通過BTDS服務對H.320視頻會議的數字信號進行點到點的透明傳輸。
MCU設備選用華為公司的ViewPoint8620和8620E，終端設備選用華為公司的8030mBox。
4．計算機廣域網
利用Passport多業務交換機的虛擬路由器（VR）技術，將各節點的已建局域網與多業務交換機虛擬路由器連接，各個虛擬路由器直接通過RFC1483進行多協議封裝，通過多業務交換機之間的PVC/SVC虛連接實現虛擬路由器之間的組網，從而提供基于數據鏈路層和網絡層的虛擬專用網。每個虛擬專用網可以對應不同的IP業務，以完成不同業務、不同部門之間的IP數據隔離。不同的IP業務的QoS保證要求，通過PVC/SVC設置不同的QoS等級，提供不同的QoS服務能力。
5．程控交換網
在淮委、省廳、阜陽水務局、淠史杭總局各配置一臺華為C&C08數字程控局用交換機，其中省廳、淮委交換機的裝機容量各為2000線，阜陽水務局和淠史杭總局交換機裝機容量各為960線。在淮南市水利局、安慶市水務局各設置一臺阿爾卡特ALCATELOXE數字程控用戶交換機，裝機容量各為150線。6臺交換機分別與當地電信公網間開通數字ISUP/TUP中繼（2M），實現DOD1+DID連接，建成公網程控交換局，在專網內部6臺程控交換機開通ISUP/TUP數字中繼（2M），通過多業務交換機利用其匯接功能和語音中繼功能實現組網和DOD1+DID連接。淮河河道管理局、長江河道管理局、蚌埠市水利局、淮北市水利局的電話用戶各建成公網的虛擬網，公網程控交換機設置專網局向并開通數字ISUP/TUP中繼（2M）和專網多業務交換機間實現DOD1+DID連接實現專網通話。多業務交換機通過E1MVP語音板支持CCS和CASPABX常用信令，識別PABX發起的語音呼叫信令，并通過收到的被叫方的電話號碼查找到連接的多業務交換機的數據網絡端口地址，實時為每一路電話建立交換式的邏輯連接，沿最佳路徑把語音送達目的地，通話完畢即釋放帶寬。
6．遠程視頻監視網
遠程視頻監視網由攝像機、編碼器、傳輸系統、視頻服務器、視頻客戶端幾部分組成。監視現場攝像機將采集到的視頻信號送至網絡視頻編碼器，編碼器對其進行壓縮和編碼，視頻信號被轉換成基于IP的MPEG4碼流并發送至視頻服務器。視頻服務器對接收到的信號再進行處理并發布到IP網絡中，網絡內的客戶端能夠通過軟解壓瀏覽實時視頻并能遠程進行各種云臺操作。也可以通過網絡視頻解碼器進行硬解壓，再輸出至電視屏幕上進行顯示。
整個系統建設兩級監控中心即市級監控中心和省級監控中心，市級監控中心設立視頻服務器，省級監控中心設置視頻服務器和認證服務器，從而實現系統的組網和集中管理。
遠程視頻監視系統是一個具有特殊應用和QoS要求的IP網絡。各節點的視頻信號通過多業務交換機以太網口接入并通過Diffserv與QoS參數之間的映射，將不同等級的IP數據包映射到具有不同QoS的PVC或SVC上，從而實現將QoS從LAN和WAN的映射，為視頻監視系統提供端到端的QoS保障。
本工程的遠程視頻監視系統選用安徽廣成科技公司的設備已在阜陽閘、黃山市新安江大橋、安慶市長江水位站、合肥市董鋪水庫、蚌埠市蚌埠閘、茨淮新河上橋閘等處建設了視頻監視點并實現了網上圖像信息共享。根據經驗，本工程將在全省重要的水利防洪工程陸續建設視頻監視點。|||
五、對系統安全采取的主要技術措施
1．對系統的主設備多業務交換機、程控交換機、MCU、微波主干電路設備、開關電源的關鍵部件采取1＋1冗余熱備份，對終端設備和設備的有關部件采取冷備份。
2．傳輸光纖電路實行環路保護或迂回電路保護。
3．微波和光纖電路、多業務交換機系統、開關電源、遠程視頻監視系統實行集中網管。
4．嚴格按技術規范建設機房、交流供電、防雷和接地系統，提供良好的設備運行環境。
5．保證供電可靠，除開關電源直流供電外，接2組后備免維護電池供電。
6．嚴把設備選型關，系統配置選擇通信行業的主流設備。
7．嚴格施工要求，防止人為造成的故障點和連接失效。
六、系統實現的主要功能
安徽省防汛抗旱通信骨干工程從2003年初開工建設，經過三年多的努力，已覆蓋全省17個市水利（務）局，6個廳直屬單位、8個市水文局、8個閘站并實現了與全國水利通信網和淮委通信網的互聯互通。系統設備運行穩定可靠，各項技術指標完全符合設計要求，圖像、數據、語音業務全部開通并實現了預期的全部功能，為防汛抗旱提供了可靠的通信保障。
1．會議電視系統建成后覆蓋全省17個市水利局和6個廳直屬單位，近兩年頻繁利用該系統進行了全省防汛異地會商，召開全省性的工作會議和遠程技術培訓，實現了遠程面對面的交流和溝通，均收到了很好的效果。
2．利用多業務交換機虛擬路由器(VR)+虛擬網絡交換（VNS）的方式實現了全省計算機廣域網聯網取代了X.25方式組網，使得計算機廣域網的性能大大提升。如遠程瀏覽一幅氣象云圖過去需要20min，現在僅需幾秒，遠程視頻點播就能實現。
3．程控交換網實現了公專結合互為備份；公專網均實現了區號＋電話號碼的長途直撥；公、專網的新業務功能（如來電顯示等）得以實現；語音質量優良。到目前為止，公專結合的電話用戶已開通8000余戶。
4．遠程視頻監視系統實現了以700kbit/s左右的速率傳送704×576高清晰度圖像及圖像信息網上共享的要求。已建成的視頻監視系統經過一年多的野外運行考驗，系統穩定可靠，遠程操作管理方便，圖像質量優良。
七、本工程的主要創新點
安徽省防汛抗旱通信骨干工程的主要集成創新點有如下幾個方面。
1．實現了H.320會議電視、計算機廣域網和程控交換網的“三網合一”。
2．充分利用ATM多業務交換機具有電路傳送模式和分組傳送模式的特點，會議電視和語音采用電路傳送模式，數據傳輸采用分組傳送模式，揚長避短，實現了“一網兩制”，使各種通信業務的質量得到充分保證。
3．實現了電路帶寬的動態按需分配，根據輕重緩急，使各項業務的通信帶寬得到充分保證，使有限的電路資源得到充分利用。
4．利用公網電話虛擬網和專網多業務交換機的數字連接，實現了通過公網進行專網通話的功能，大大節省了投資，方便了管理。所有電話均實現了專網公網合一。（火王編輯）
