安徽省防汛抗旱指挥部办公室 李金平 王海玉 凌红霞 辛成海

    为了减少水旱灾害的损失，加强防汛抗旱工作的科学化，提高信息采集、传输、处理能力和防汛调度决策的时效性和准确性，国家防总和水利部决定建设国家防汛抗旱指挥系统。通信系统是国家防汛抗旱指挥系统的重要组成部分，是保障整个系统时效性、准确性和可靠性的关键。根据国家防汛抗旱指挥系统设计的有关要求，结合安徽省的实际情况，经过几年的努力，安徽省已建成一个覆盖全省、“三网合一”、业务综合化的防汛抗旱通信网络。

    一、业务需求分析

    防汛抗旱涉及图像、数据和语音三种通信业务，但三种业务的实现方式不同，业务质量有较大差别。为了满足防汛抗旱的需要，系统应立足于三种业务均达到电信级的质量标准。

    1．会议电视（异地图像会商）业务

    业务质量及系统功能达到主流电信级会议电视系统的要求，满足防汛抗旱调度异地会商的需要。

    2．远程视频监视业务

    此类业务实现高清晰度、全动态实时图像的远程传送和控制，满足对全省重要水利防洪工程实时工程情况的了解和工程调度运用的监督。

    3．数据业务

    此类业务应组建全省计算机广域网，实现高速数据传输，承载工程情况数据、水情数据、气象云图、图文数据检索、控制信息、网上办公、远程视频监视等业务。

    4．语音业务

    此类业务应组建全省数字程控交换网，提供不压缩的64kbit/s的电话业务和压缩的IP电话业务以及传真业务，实现专网和公网的互通互连和互为备份，提供方便、快捷、高质量的专网和公网通信服务。

    二、建设目标和原则

    1．网络覆盖全省17个市水利（务）局，11个厅直属单位，8个市水文局和长江、淮河干流的重要闸站等。

    2．传输数字化、宽带化、业务综合化，建成一个“三网合一”的先进通信网络，并形成统一的网络管理和调度体系。

    3．遵循“公专结合”的原则，充分利用公网和已建专网。

    4．在满足近期业务需要的前提下，考虑到长远的发展。建设一个面向未来、功能强大、可靠的通信一体化的通信网络提高网络的服务水平和质量，促进各项业务的发展。

    5．强调系统的数字化和标准化，界面清晰、接口标准统一，做到连接顺畅、集成方便、通信业务质量可靠。

    6．组网方案应支持使整个系统具有可靠性、安全性、先进性、实用性、开放性、可扩充性和灵活性。网络应具有以下特性。

    （1）多业务平台的统一

    在水利、防汛通信网中存在多种不同的业务，如话音、数据、图像等。这些业务的接入方式及在通信网上的传输方式各不相同。理想的方式是建立一个统一交换平台，支持多种不同业务。这样可大大减小网络的连接复杂程度、人员培训的难度以及网络管理的压力，并提高网络的可靠性。简言之，就是利用尽可能少的网络设备提供尽可能多的网络业务，避免在一个节点上使用多个不同设备简单互连，以堆砌的方式提供多种业务。

    （2）可靠

    网络采用具有高可靠性的总体设计和成熟的技术。在关键环节均有备份设计，在关键的网络设备和主机设备上消除单点失效。

    （3）先进

    网络所采用的设备属世界先进水平的产品，在通信领域占有较大的用户市场，在通信网络技术方面处于领先地位。

    （4）实用

    系统的性能指标应能满足各项业务对处理能力的要求。整个系统的性能可靠，便于管理。所采用的设备易于配置和维护。

    （5）开放

    网络和主机设备支持符合国际标准的相关接口，省中心与各市中心网络以及其他相关系统实现可靠的互联。

    （6）可扩充性和灵活性

    网络采用的设备应支持以后网络的平滑扩容和升级，保证在网络以后的发展过程中，网上的业务不会受到影响，建网的投资得到保护。|||

    三、系统方案的选择

    1．系统总体结构

    以光纤和数字微波为传输手段建设综合业务平台，在此平台基础上构建图像业务网（会议电视系统和远程监视系统）、数据业务网（计算机广域网）和话音业务网（程控交换系统）并实现“三网合一”。综合业务平台在单一的网路结构上采用带宽的动态分配方式，根据优先级分配电路带宽，同时支持数据、话音和视频业务，实现电路资源共享并充分利用信道带宽。整个网络采用树状结构，省厅为整个网络的中心节点，有关市水利局、厅直管单位和淮委设立分支节点，各分支节点直接与中心节点相连，区域通信站点与分支节点相连。

    2．方案选择

    （1）综合业务平台

    目前通过建立综合业务平台实现综合业务有几种方式可以选择：PCM预分配方式、智能PCM方式、ATM多业务交换机方式、基于IP方式。通过综合比较，考虑到会议电视图像的实时性要求，通信带宽的动态分配和高效利用以及可靠性、安全性的因素，决定选用ATM多业务交换机构建综合业务平台。

    （2）传输电路

    选用数字E1透明电路实现整个骨干通信网的电路连接，以租用公网光纤电路为主，辅以自建数字微波电路。传输电路的最小容量为2Mbit/s。

    （3）会议电视系统

    目前会议电视系统的技术协议主要有两种，即基于H.320协议的会议电视系统和基于H.323协议的会议电视系统。H.320协议的会议电视系统采取电路交换方式连接，图像的实时性较好，系统的调试开通相对方便。H.323协议的会议电视基于IP网络传输，传输简单易实现，但QoS无保障，图像有时延。考虑到技术的发展及今后系统的升级，建议选用H.320协议和H.323协议兼容的双模式会议电视系统，目前按H.320协议方式组网。

    （4）远程视频监视系统

    系统方案从图像信息共享、图像清晰度、安全性、信道带宽占用、组网协议、网管能力等方面综合考虑。选用MPEG－4压缩方式，具有嵌入式结构和DSP芯片的硬件编解码设备。系统支持TCP/IP协议组网，图像解析度为704×576（PAL），具有硬解压和软解压方式，传输速率可以在64～1500kbit/s之间设置。前端设备具有远程设置、维护功能和自启动能力并适宜在野外环境下长期连续运行。系统具有对500个监视点的网管能力且管理维护方便。

    （5）程控交换系统

    系统采用点面结合、公专结合、因地制宜的组网方案。电话用户多且与公网连接方便，有通信系统管理能力的中心节点和分支节点设置局用数字程控交换机和用户数字程控交换机；电话用户少、位置偏僻、通信管理能力较弱且传输电路有冗余的末端站点依靠所在区域的程控交换机进行远程放号实现“面”的覆盖；投资困难又无法实现远程放号的分支节点利用公网实现专网通话。所有设置程控交换机的节点均建成所在地公网的程控端局。

    四、系统的设计与组网

    1．传输网

    传输电路由数字微波和光纤两部分组成，已在淮河干流建设了数字微波干线，其中蚌埠至颍上段为SDH微波，颍上至阜南为PDH微波。安徽省境内共设有蚌埠、常坟、凤台、颍上、阜阳、阜南、五河7个微波站。沿淮的市水利（务）局、厅直单位等依靠微波干线进行支线电路延伸。除颍上至城西湖闸站距较长采用8GHz频段外，其余采用13GHz频段，电路容量均为4×2Mbit/s。省厅至淮委和省厅至淠史杭总局各租用公网3×2Mbit/s和2×2Mbit/s光纤透明电路。省厅至淮南市、巢湖市、合肥市、黄山市、安庆市、马鞍山市、铜陵市、滁州市、池州市、宣城市、芜湖市、宿州市、淮北市、亳州市、长江河道管理局各租用公网1×2Mbit/s透明电路。所租用的光纤电路均实行环路保护，以保证传输可靠。省厅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条光纤电路。其余各市水文局各租用公网1×2Mbit/s透明电路至当地市水利（务）局，所有传输电路均提供E1G.703接口。自建的微波和光纤电路同租用的公网光纤电路构成省防汛抗旱通信骨干网的传输系统。

    2．综合业务平台

    由于ATM简化了协议控制，时延少，传输速率可达N×2M～622Mbit/s；作为多业务接入平台，可以满足数据、语音和图像等不同传输速率的数字业务需求；它有良好的质量保证机制，可保证视频等宽带实时业务的实现；业务带宽相对独立，可防止共享带宽带来的非法入侵。尽管ATM还存在一些不足，但它比较适合安徽省防汛抗旱通信骨干网的组网要求。

    以加拿大北电Passport系列ATM多业务交换机构成综合业务平台，根据各节点的业务需求以及所承担的传输、处理、交换任务，配置不同档次的多业务交换机。省厅和淮委是通信骨干网中的交换中心，承担各种业务流量的传输、汇聚和交换，同时承担本地业务的接入，配置Passport7480多业务核心交换机。省厅和淮委、淠史杭间、淮委和阜阳水务局间在多业务交换机上采用ATM反向复用技术对多个2Mbit/s电路进行捆绑，形成更大带宽的中继通道，其余各站点多业务交换机间以1×2Mbit/s电路作为中继通道。

    安徽省防汛抗旱通信骨干工程各通信站点之间的各种业务流量，将通过多业务交换系统实现合理的流量控制和动态带宽分配，在网络各节点之间的中继线上进行适配复用并传输。这种面向连接的具有完善的QoS保障能力的统计复用技术，可以增强传输带宽利用，保障服务可靠，是本工程的设计重点。

    3．会议电视(异地会商)网

    H.320会议电视系统网络是呈星型结构，中心多点控制单元（MUC）设置在中心节点，终端设置在支节点或端站，各终端和MCU之间采取透明连接。考虑到电路资源的合理利用，本工程在省厅中心和淮委各设置一台MCU，两台MCU之间通过E1专线电路实现级联。共配置23台终端分别设置在省厅、17个市水利局和五个厅属单位。阜阳水务局、茨怀新河工程管理局、蚌埠市水利局、淮河河道管理局、怀洪新河河道管理局五个终端接入淮委MCU（淮委已建系统的五个终端也接入该MCU），其余18台终端接入省厅MCU。除蚌埠市水利局、淮河河道管理局、怀洪新河河道管理局、合肥市水利局所配三个终端通过E1专线电路直接接入MCU外，其余各终端均通过多业务交换机动态分配1152kbit/s带宽接入MCU。Passport多业务交换机配置E1接口模块，通过BTDS服务对H.320视频会议的数字信号进行点到点的透明传输。

    MCU设备选用华为公司的ViewPoint8620和8620E，终端设备选用华为公司的8030mBox。

    4．计算机广域网

    利用Passport多业务交换机的虚拟路由器（VR）技术，将各节点的已建局域网与多业务交换机虚拟路由器连接，各个虚拟路由器直接通过RFC1483进行多协议封装，通过多业务交换机之间的PVC/SVC虚连接实现虚拟路由器之间的组网，从而提供基于数据链路层和网络层的虚拟专用网。每个虚拟专用网可以对应不同的IP业务，以完成不同业务、不同部门之间的IP数据隔离。不同的IP业务的QoS保证要求，通过PVC/SVC设置不同的QoS等级，提供不同的QoS服务能力。

    5．程控交换网

    在淮委、省厅、阜阳水务局、淠史杭总局各配置一台华为C&C08数字程控局用交换机，其中省厅、淮委交换机的装机容量各为2000线，阜阳水务局和淠史杭总局交换机装机容量各为960线。在淮南市水利局、安庆市水务局各设置一台阿尔卡特ALCATELOXE数字程控用户交换机，装机容量各为150线。6台交换机分别与当地电信公网间开通数字ISUP/TUP中继（2M），实现DOD1+DID连接，建成公网程控交换局，在专网内部6台程控交换机开通ISUP/TUP数字中继（2M），通过多业务交换机利用其汇接功能和语音中继功能实现组网和DOD1+DID连接。淮河河道管理局、长江河道管理局、蚌埠市水利局、淮北市水利局的电话用户各建成公网的虚拟网，公网程控交换机设置专网局向并开通数字ISUP/TUP中继（2M）和专网多业务交换机间实现DOD1+DID连接实现专网通话。多业务交换机通过E1MVP语音板支持CCS和CASPABX常用信令，识别PABX发起的语音呼叫信令，并通过收到的被叫方的电话号码查找到连接的多业务交换机的数据网络端口地址，实时为每一路电话建立交换式的逻辑连接，沿最佳路径把语音送达目的地，通话完毕即释放带宽。

    6．远程视频监视网

    远程视频监视网由摄像机、编码器、传输系统、视频服务器、视频客户端几部分组成。监视现场摄像机将采集到的视频信号送至网络视频编码器，编码器对其进行压缩和编码，视频信号被转换成基于IP的MPEG4码流并发送至视频服务器。视频服务器对接收到的信号再进行处理并发布到IP网络中，网络内的客户端能够通过软解压浏览实时视频并能远程进行各种云台操作。也可以通过网络视频解码器进行硬解压，再输出至电视屏幕上进行显示。

    整个系统建设两级监控中心即市级监控中心和省级监控中心，市级监控中心设立视频服务器，省级监控中心设置视频服务器和认证服务器，从而实现系统的组网和集中管理。

    远程视频监视系统是一个具有特殊应用和QoS要求的IP网络。各节点的视频信号通过多业务交换机以太网口接入并通过Diffserv与QoS参数之间的映射，将不同等级的IP数据包映射到具有不同QoS的PVC或SVC上，从而实现将QoS从LAN和WAN的映射，为视频监视系统提供端到端的QoS保障。

    本工程的远程视频监视系统选用安徽广成科技公司的设备已在阜阳闸、黄山市新安江大桥、安庆市长江水位站、合肥市董铺水库、蚌埠市蚌埠闸、茨淮新河上桥闸等处建设了视频监视点并实现了网上图像信息共享。根据经验，本工程将在全省重要的水利防洪工程陆续建设视频监视点。|||

    五、对系统安全采取的主要技术措施

    1．对系统的主设备多业务交换机、程控交换机、MCU、微波主干电路设备、开关电源的关键部件采取1＋1冗余热备份，对终端设备和设备的有关部件采取冷备份。

    2．传输光纤电路实行环路保护或迂回电路保护。

    3．微波和光纤电路、多业务交换机系统、开关电源、远程视频监视系统实行集中网管。

    4．严格按技术规范建设机房、交流供电、防雷和接地系统，提供良好的设备运行环境。

    5．保证供电可靠，除开关电源直流供电外，接2组后备免维护电池供电。

    6．严把设备选型关，系统配置选择通信行业的主流设备。

    7．严格施工要求，防止人为造成的故障点和连接失效。

    六、系统实现的主要功能

    安徽省防汛抗旱通信骨干工程从2003年初开工建设，经过三年多的努力，已覆盖全省17个市水利（务）局，6个厅直属单位、8个市水文局、8个闸站并实现了与全国水利通信网和淮委通信网的互联互通。系统设备运行稳定可靠，各项技术指标完全符合设计要求，图像、数据、语音业务全部开通并实现了预期的全部功能，为防汛抗旱提供了可靠的通信保障。

    1．会议电视系统建成后覆盖全省17个市水利局和6个厅直属单位，近两年频繁利用该系统进行了全省防汛异地会商，召开全省性的工作会议和远程技术培训，实现了远程面对面的交流和沟通，均收到了很好的效果。

    2．利用多业务交换机虚拟路由器(VR)+虚拟网络交换（VNS）的方式实现了全省计算机广域网联网取代了X.25方式组网，使得计算机广域网的性能大大提升。如远程浏览一幅气象云图过去需要20min，现在仅需几秒，远程视频点播就能实现。

    3．程控交换网实现了公专结合互为备份；公专网均实现了区号＋电话号码的长途直拨；公、专网的新业务功能（如来电显示等）得以实现；语音质量优良。到目前为止，公专结合的电话用户已开通8000余户。

    4．远程视频监视系统实现了以700kbit/s左右的速率传送704×576高清晰度图像及图像信息网上共享的要求。已建成的视频监视系统经过一年多的野外运行考验，系统稳定可靠，远程操作管理方便，图像质量优良。

    七、本工程的主要创新点

    安徽省防汛抗旱通信骨干工程的主要集成创新点有如下几个方面。

    1．实现了H.320会议电视、计算机广域网和程控交换网的“三网合一”。

    2．充分利用ATM多业务交换机具有电路传送模式和分组传送模式的特点，会议电视和语音采用电路传送模式，数据传输采用分组传送模式，扬长避短，实现了“一网两制”，使各种通信业务的质量得到充分保证。

    3．实现了电路带宽的动态按需分配，根据轻重缓急，使各项业务的通信带宽得到充分保证，使有限的电路资源得到充分利用。

    4．利用公网电话虚拟网和专网多业务交换机的数字连接，实现了通过公网进行专网通话的功能，大大节省了投资，方便了管理。所有电话均实现了专网公网合一。（火王编辑）