智慧高速F5G全光通信网白皮书

前 言PREFACE 过去30多年，我国的高速公路迅速发展，通车里程逐年增多，截止2025年累计通车里程已超过19.1万公里。“十三五”期间高速公路进入深化改革和可持续规范发展阶段，取消省界实体收费站实现全国联网收费，以及视频云联网的建设，加速了全国高速公路“一张网”的联网联控运营模式发展。“十四五”期间随着大数据、云计算、人工智能等数字技术在交通运输行业的不断创新和试点，交通基础设施建设规模大幅扩容，多式联运提质增效，物流成本显著下降，城乡区域交通均衡发展，“人享其行、物畅其流”成效凸显，为“十五五”时期的发展奠定了坚实基础。“十五五”作为交通强国建设深入推进的阶段，聚焦高质量发展、持续完善现代化综合交通运输体系，推动经济社会全面转型升级，推进基础设施数字化转型升级。 在《国家公路网规划》中，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、监控等业务提供传输通路，为高速公路运营服务保驾护航。高速公路通信网经历了从PDH、SDH到OTN的发展阶段，面向新形势下的业务诉求，通信网也正面临向新的下一代技术演进。F5G（The 5th Generation Fixed Network，第五代固定网络）全光网依托OTN和PON技术，凭借超大带宽、长距传输和绿色可持续发展等特性能够满足高速公路数字化、智能化发展的诉求，为高速公路提供下一代数字化信息底座，助力高速公路智慧化和交通强国战略目标达成。为此我们在《智慧高速F5G全光通信网白皮书2024》的版本基础上新增《公路通信技术要求及设备配置》国标和交通基础设施数字化转型升级的相关信息，希望能够为高速公路的数字化转型提供支撑，助力高速公路高质量发展，为建设交通强国做出积极贡献。 我们在编写《智慧高速F5G全光通信网白皮书2026》的过程中，得到了很多行业单位及其专家的指导和帮助，为我们提供了深入的行业分析和建议，对本书的框架和内容产生了深远影响。在此，我们诚挚地对如下单位及其专家表示衷心的感谢，他们是（排名不分先后）： 北京交科公路勘察设计研究院有限公司 盛刚北京交科公路勘察设计研究院有限公司 刘见振 北京交科公路勘察设计研究院有限公司 施强北京交科公路勘察设计研究院有限公司 王珣中国通信建设集团设计院有限公司 苏建伟中国通信建设集团设计院有限公司 张海波广东省电信规划设计院有限公司 檀童和广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 关小杰广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 孙卫华广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 童杰哈尔滨交研交通工程有限责任公司董事长 王军黑龙江省交通规划设计研究院集团有限公司 孙伟光黑龙江省交投信息科技有限责任公司董事长 齐志刚宁夏交投高速公路管理有限公司 刘大海宁夏交投高速公路管理有限公司 马小虎山西省交通规划勘察设计研究院有限公司 曲臻四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 冯光宇四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 蒋贵川四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 刘勇健四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 汪正勇四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 易雷四川省公路规划勘察设计研究院有限公司 赵羽云南省交通投资建设集团有限公司 罗方云南省交通投资建设集团有限公司 孙秀珍智慧网云（北京）技术有限公司 温磊云南华远电子有限公司 李川文云南华远电子有限公司 吕耀坤河海大学土木与交通学院 王维锋 CONTENTS 目 录 第一章高速公路通信网的现状和挑战101 1.1 高速公路行业发展情况和未来趋势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135 第二章 智慧高速F5G全光通信网802 2.1 智慧高速F5G全光通信目标网2.1.1 智慧高速F5G全光通信网概述2.2 高速公路光通信标准体系和代际演进2.3 F5G全光网络演进的关键技术2.3.1 OTN技术（包括小颗粒）2.3.2 分组增强型OTN技术2.3.3 ASON技术2.3.4 PON技术2.3.5 智能运维技术888121214151517 22第三章 智慧高速F5G全光通信网场景化解决方案03 2223243.1 F5G全光干线传输网方案3.2 F5G全光路段传输网方案3.3 F5G全光干线-路段一体化方案 3.4 F5G全光数据接入网方案25 3.4.1 F5G全光收费数据接入网方案3.4.2 F5G全光路侧数据接入网方案3.4.3 F5G全光隧道数据接入网方案3.4.4 F5G全光服务区数据接入网方案26272829 3.5 F5G全光通信网智能运维方案31 第四章 智慧高速F5G全光通信网应用案例3304 4.1 F5G助力浙江省干OTN大带宽、高质量数字化升级4.2 F5G助力广东省干从SDH向OTN平滑演进，实现融合承载4.3 SD高速采用ASON2.0技术，构造省干高可靠全光底座4.4 F5G搭建S省智慧高速“共享+独享”的大带宽、低时延方案4.5 F5G分组增强型OTN助力贵州高速全省“一张网”建设4.6 F5G分组增强型OTN助力宁夏高速数字化转型升级4.7 F5G全光接入网为江西梅岭隧道打造综合承载方案33343637384042 第五章 高速公路F5G全光通信网应用展望4505 附录1 缩略语46 附录2 参考文献49 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 随着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，高速公路通车里程已超过19.1万公里。 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，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2月，中共中央、国务院发布《国家综合立体交通网规划纲要》，推进交通基础设施数字化、网联化。全方位布局交通感知系统，推进智能网联汽车（智能汽车、自动驾驶、车路协同）应用。构建综合交通大数据中心体系，完善综合交通运输信息平台。 2021年9月，交通运输部发布《交通运输领域新型基础设施建设行动方案(2021-2025年)》，明确了提升公路智能化管理水平和提升公路智慧化服务水平的相关内容。同月，交通运输部还发布了《数字交通“十四五”发展规划》，提出要完善公路感知网络，推进公路基础设施全要素全周期数字化，发展车路协同和自动驾驶，深化ETC应用，建设一体化（监、调、管、急、服）智慧路网平台，推进智慧服务区建设。 2022年2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“十二字”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着力点。 2022年7月，《国家公路网规划》发布，明确了公路网发展目标和要求，通过科技创新赋能，促进前沿科技应用，不断提高国家公路数字化、网联化水平，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目标。 2022年9月，《高速公路联网收费系统优化升级工程总体方案》发布，在取消高速公路省界收费站工作基础上，优化升级全国高速公路联网收费系统，加强运行监测能力、AI 计算能力、数据分析能力、业务融合能力建设，大幅提升公路网运行服务智能化水平。 2023年9月，《全国高速公路视频监测优化提升实施方案》发布，进一步提升全国高速公路网监测能力和信息化管理水平，加快实现高速公路监测视频全面覆盖、快速调取、稳定运行，高效支撑公路交通保通保畅。当前已基本实现高速公路全路段监测视频全面覆盖，加密完善高速公路视频，增强视频联网系统功能，实现指挥调度全网覆盖。 2023年9月，交通运输部发布《推进公路数字化转型加快智慧公路建设发展的意见》，提出构建公路设计、施工、养护、运营等“一套模型、一套数据”，基本实现全生命期数字化，基本建成“部省站三级监测调度”体系，公路市场数据资源充分整合，建立健全适应数字化的公路标准体系，完善公路基础数据库等相关内容。 2024年4月，财政部、交通运输部联合印发《关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》（财建〔2024〕96号），提出“重点支持国家综合立体交通网‘6轴7廊8通道’主骨架以及京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等城市群内地区环线、都市圈环线、城市绕城环线的国家公路和国家高等级航道，开展数字化转型升级”，其中明确“推动基础设施安全增效”为四大任务方向之一。 2025年9月26日，交通运输部联合国家发展改革委、工业和信息化部、国家数据局、国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局等七部门正式发布《关于"人工智能+交通运输"的实施意见》（交科技发〔2025〕92号）。到2027年：人工智能在交通运输行业典型场景广泛应用，综合交通运输大模型体系落地部署，普及应用一批智能体，建成一批"人工智能+交通运输"标志性创新工程，人工智能成为引领交通运输创新发展的重要动力。到2030年：人工智能深度融入交通运输行业，智能综合立体交通网全面推进。智慧交通与智慧物流领域关键核心技术实现自主可控，总体水平位于世界前列，培育一批新产业、新业态，形成较为完备的交通领域人工智能治理体系。 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。机电工程通信技术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，即监控系统、收费系统、通信系统。在高速公路的建设和发展过程中，通信、收费、监控三大系统同步建设，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，为监控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，随着高速公路建设规模不断加大，高速公路网正在逐步形成。随着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。2000年后，采用SDH技术建设高速通信系统的模式逐渐被采纳和推广，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、监控等关键业务的发展。 2012年1月，交通运输部发布《高速公路通信技术要求》，确定高速公路通信网技术路线，干线传输网宜采用SDH系统组建，路段接入网应与干线传输网技术体制相适宜，宜采用SDH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》，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》，全面推进视频监控网建设和视频联网，打造全国高速公路“一张网”运行监测体系。 2024年4月，财政部、交通运输部联合印发《关于支持引导公路水路交通