网格化管理中的通信网络设计

 一、通信技术对比

目前政府各个部门的管理基本都推行网格化，而网格化通信一般要求有政府的行业专网和门户网站两个物理隔离的网络，有时还有监控网、视频会议网等等网络，这些网络中有的信息保密需求很高，网络之间要求物理隔离，尤其在军队和公安等保密要求高的行业，严格禁止网络间使用VLAN隔离。

目前大部分网格化管理的通信手段大多采用公共3G/4G移动网络、租用宽带网络等手段，这样即使加上一些保密措施，保密的等级也不高。有的是租用E1链路的专网，保密能够达到需求，但是传输带宽不高，尤其不能很好地满足更多视频传输的要求，另外E1链路的租用费用比较高。

所以网格化管理的通信手段通常使用租用裸光纤的方式。目前三大运营商和地方广电的光缆在很多地方都铺设到了农村行政村，为网格化管理的光纤租用提供了充分的资源。

通常在光纤上要实现多个物理隔离的网络传输、还要有调度电话、服务质量监控的音频监控、有的还要提供方格内的无线集群转发等业务。

通过裸光纤通常有三种设备能够完成远程通信，由于远端终端量大，这里暂不价格昂贵的SDH、OTN等设备，只考虑光纤收发器、PON、TDM复用技术（PDH+PCM），下文针对针对三种技术进行对比。

 

	光纤收发器	PON	TDM（PDH+PCM）光传输
1、传输业务种类	只有1个以太网	有1个以太网、电话、串口	可以有多个线速百兆、或线速千兆的以太网，多个电话和串口、E1等
2、传输技术	包交换	包交换和软电话	TDM时分传输
3、隔离技术	VLAN虚拟隔离	VLAN虚拟隔离	时分物理隔离效果好
4、保密性	低，任何光纤收发器都可以互通，若使用VLAN隔离，不仅带宽降低，而且所有的没用包都到端口，容易被破译	中，VLAN隔离不仅带宽降低，而且所有的没用包都到端口，容易被破译	高，隔离的通道带宽独立占用，线速网络带宽不变，信息包只有有用的才能传输到用户端口。
5、技术复杂度	小	大	中
6、传输距离	大	小	大
7、电话调度技术	软调度、时延大	软调度、时延大	可以实现TDM交换和软交换两种技术的调度，时延小
8、实现物理隔离网络需要的光纤数量	多芯	多芯	单芯光纤即可以满足
9、网络拓扑类型	点对点	树形	树形
10、传输带宽	双向对称	下行带宽大于上行，不适合视频监控	双向对称，适合视频传输
11、实现语音通信的成本	大	中	小
12、传输时延	传输时延大无保障	传输时延大无保障	传输时延小，固定

 

在PON由于传输带宽大于1G，光模块的传输距离（随着带宽的增加而减小）较小，加上使用ODN光分支器分光，光衰减增大，传输距离减少还很多；一般上行带宽较小，因此在视频监控中的PON网络不适合做光纤传输的使用。

 

二、上下行传输带宽的多通道传输系统

在需要提供电话、语音监听、无线集群微基站转发时基于TDM的光传输有很大的优势。

TDM光传输中的PDH和PCM技术是最早的通信技术，技术成熟度高，如今赋予了PDH上多个线速百兆、千兆通道的光传输能力，使之有了更强的生命力。

瑞光极远基于TDM的光传输技术，包括中心端设备、汇聚点设备、和终端设备，和基于PON的网络有相同的拓扑结构。在有视频监控的环境、和传输距离远的环境，是替代PON网络的最佳选择。

 

瑞光极远TDM传输系统包括中心端设备IDM G3CP、汇聚节点设备IDM GP-MPconv、以及远端用户接入设备IDM NTD421。

中心设备到汇聚节点的光纤中，光纤传输带宽是2.5G，能够传输两组物理隔离的千兆线速以太网和几十组E1通道。

汇集节点到远端的光纤传输带宽为250M，能够传输两组线速百兆以太网和几组E1通道，E1通道通常用于窄带业务如电话、语音、串口数据的传输。目前最多能够出2路电话、一路增益可调的音频EM2/4线（用于接电台基站或者用于音频监听）、一路RS422/RS485接口。

汇聚点到远端的光纤传输带宽比较低，有利于增加传输距离。

中心端设备IDM G3CP不仅是传输设备、而且有丰富的PCM接入功能、有很强大的信息交换和汇聚功能：

1）      可以对所有宽带以太网业务进行汇聚；

2）      可以对所有远端64K（或N*64K）业务进行无阻塞交叉连接，交叉容量128E1*128E1；

3）      可以对所有远端串口进行以太网接口汇聚，即串口服务器的功能；

4）      可以对远端电话进行交换，即自带电话交换机的功能；

5）      可以对远端电话、语音、图像进行调度，既满足多媒体调度通信的功能，也可以集成短信发送功能、传真收发功能；

6）      可以对上级或同级临近单位的电话业务进行接入，接入方式有EM2/4、FXO、No.7信令、No.1信令、ISDN PRI信令等等，包括卫星电话、无线集群等；

7）      可以接入调度台，最多容纳250台调度台联合控制，同时调度台软件集成了GIS地理信息系统软件，实现有线、无线、语音、数据、图像、位置信息的综合调度。

 

三、调度中心调度台功能：

1、地图设计主要针对是XX市

2.点击“GIS”打开后呈现的界面如下

 

 

 

1.      界面分两个部分：最左边地方列表以及右边的XX市地图。

2.      地图图片可以在一定的范围内进行放大，缩小。标注的点击需要设置可以接受的范围。

3.      首先在地图上进行标注（其中标注可以用户自己进行，目前标注的地方为左边列表存在的地方）。然后点击表1里面的地方名，如“湍河街道”，地图便能显示到该地方的标注。

 

4.      点击标注可以选择操作功能（电话，视频，监听）。

 

如需要打电话，先将将话机摘机，然后点击“电话”按钮便能呼叫。

 

若需要观看该地方的视频点击“视频”按钮便能弹出视频小窗口，如下图

 

还能实现监听功能，该地方会放有喇叭和拾音器，将喇叭与调度台话机加入同一个会议室可实现监听，可以选择会议室，（如左侧喇叭和右侧喇叭可以是不同的会议室）。点击“监听”按钮弹出选择窗口

 

 

选择需要监听的对象即可。

 

四、网格化管理中的通信机房及指挥中心配置：

 

通信机房必须满足政府门户网站、政府内网的物理隔离需求，同时也要满足调度电话和公网电话、短信、传真的接口。

 

 

 

通信机房设备：

 

序号	设备	数量	单价	合计	备注
1	防火墙	1			运行防火墙系统，所有远端用户通过该防火墙与外网相连，
2	舆情监控服务器	1			上网行为管理与舆情管理软件平台
3	多端口路由器	1			提供到多个运营商的宽带接入，可以减少网络故障概率
4	门户网站服务器	1			对外宣传
5	政务云处理服务器	1			云存储、云计算
6	内网网站服务器	1			OA系统与网格软件运行平台
7	语音调度通信服务器	1
8	呼叫中心服务器	1
9	内外网信息网闸	1			用于内网、外网之间的数据切换
10	数据库软件	1
11	相关软件开发	1

 

暂时不考虑负载均衡设备，随着业务量的加大，后期可以考虑部署2台均衡负载设备，可以完成对所有应用系统的均衡负载，同时，2设备可以互相形成HA，当一部均衡负载设备出现故障时，另一部仍然可以持续工作，从而保障系统的正常运行。

WEB服务器也可以使用2台，全部安装LINUX系统，前端连接到均衡负载系统，一方面，可以减轻主服务器压力，另一方面，当一台服务器出现问题，另一台服务器可以继续工作。

 

后期也可增加容灾备份镜像服务器：在电信或移动机房部署两台服务器对系统数据和程序进行远程备份，以备在主系统意外中断后启动，代替平台主系统应急运行。

 

指挥中心用于对用户端的视频监控、音频监听、调度电话、门户网、内部网的信息显示、大数据处理等。

指挥中心主要配置为：

 

序号	设备	数量	单价	合计	备注
1	音频调音台	1
2	IP视频解码矩阵	1
3	VGA视频切换矩阵	1
4	大频幕拼接服务器	1
5	拼接屏	N*M
6	音箱	2
7	话筒	N
8	打印机	1
9	短信网关	1
10	操控台定制品含电话	N
11	操控台计算机	N台
12	智能灯光控制系统	1
13	新风系统控制器

 

序号	设备	数量	单价	合计	备注
1	多媒体调度软件	1
2	呼叫中心软件	1

 

局端设备：

1）能够提供SDH接口STM-1和STM-4，可以与运营商的SDH光纤通信网相连，以便与上级单位，或本市其它业务单位互联；

2）能够提供到每个节点的200M带宽（2个线速100M）的光纤接口，和电话、语音业务。为节约光纤数量，要求到乡镇街道的光纤能够传输2000M（2个线速1000M的以太网），和10个以上E1通道，到乡镇后再用低速光纤接口（为增加传输距离，最远单纤可达80KM）到行政村。

3）局端设备要集成调度功能，以便对远端网格内的通信资源进行调度，即：

基础功能：呼叫、通话转移、呼叫转移、驻留、代答、抢接、保持/恢复、免打扰设定等操作。

调度功能：强插、强拆、代接、监听、禁话、手动/自动转接、群呼、组呼、会议、动态分组、分级协同调度等操作。

广播功能：广播、喊话、环境监听等功能、其中广播包括即时广播、定时广播、广播音源可选择内部声音文件、外音源或TTS文件进行播放。

集群对讲：可调度不同频段、不同型号、不同制式（数字/模拟）的对讲机;可通过调度软件界面进行话权控制;

会议功能：会议召集、会议预定、会议成员身份认证、多组会议、监控会议过程等操作；

4）提供的调度软件要能集成GIS地理信息系统和同步监控录像；

5）局端设备要为呼叫中心软平台提供接口。

 

汇聚节点设备：

1）对上游光纤传输容量大，能够传输2个线速1000M的以太网和10个E1的带宽，提供2个互备份的上联接口；

2）对下游能够分解出不多于10个（保证每个光口分到2个线速100M的带宽）的低速光纤接口，便于在单芯光纤上传输更远的距离，最远80KM；

3）光接口全部采用SFP接口，根据距离等环境更换时容易；

4）对各个远端设备有管理功能

乡镇街道通信接入设备：

1）  可以供双纤互备份；光纤传输带宽2.5G

2）  最多24组E1，或者提供30路电话或音频监听、集群微基站接入等业务；

3）  2路物理隔离线速1000M以太网，共2000M

4）  4路物理隔离线速100M以太网，共400M;

5）  提供标准的SNMP网管接口。

 

用户接入端设备：

1）   提供2个互备份的SFP光纤接口；

2）  提供两组物理隔离的以太网通道，带宽共200M。4个接口，其中1、2、3接口共享1个线速100M以太网，可以划分VLAN隔离，第4组以太网是物理隔离的独享100M带宽的以太网。

能够出2路电话、一路增益可调的音频EM2/4线（用于接电台基站或者用于音频监听）、一路RS422/RS485接口。

五、通信传输设备

租用裸光纤。

用户端设备

	设备名称/行政区	数量	单价	合计	备注
市信息中心中心端设备	IDM G3CP主机框	2		#	每个机框可以插入8个2.5G接入盘
	电源盘	4		#	双电源互备份
	ODXC盘	4		#	对整个机框各种业务交叉连接
	网管盘	2		#	与网管计算机相连
	2.5G-USER盘A	7		#	与IDM GP-MPconv相连，最多可连4台，建议2台
	2.5G-USER盘B	7		#	与IDM OMP3500相连，可连1台
	WG调度盘	1		#	提供对远端电话调度，对外线电话接入，可以接入调度服务器和调度台
	16E1DXC盘	1		#	提供多个用户光口电话的汇聚
	IP软交换网关盘	1		#	提供外线电话或内线电话到IP软电话的转换
	语音盘FXO	2		#	提供30路外线电话接口
	42*E1盘	2		#	用于设备之间互联，或提供备用的E1通道
	设备机柜	1
	配线机柜	1			机柜与配线系统
乡镇街道	IDM OMP3500	7		#	乡镇街道高带宽接入设备，提供6组物理隔离以太网共2400M带宽
乡镇街道	IDM GP-MPCONV	14		#	中间节点光纤接入设备，有带宽的调整分配功能
乡镇街道	设备与配线机柜
基层网格接入	IDM NTD421	80		#	基层接入设备，提供2组物理隔离的以太网和电话与音频接入，共250M带宽
				#

 

 

六、用户设备

 

序号	设备	数量	单价	注释
1	门户网站计算机	1		外网宣传与报道
2	内网计算机	1		信息采集与查询
3	网络摄像头	1		服务质量监控与安防监控
4	监听拾音器	1		环境声音检测、服务质量检测
5	扩音音箱	1		扩音广播、远程指挥、视频会议
6	电话机	1		用于业务沟通和调度通信，政府可以不再补助电话费用
7	无线集群转发对讲机	1		普通对讲机接在通信设备商可实现集群微功率转发（选件）