淺談高速公路機電工程通信系統(tǒng)的發(fā)展和應用

馮芳

（廣西北部灣投資集團有限公司沿海高速公路分公司 廣西欽州 535000）

淺談高速公路機電工程通信系統(tǒng)的發(fā)展和應用

馮芳

（廣西北部灣投資集團有限公司沿海高速公路分公司 廣西欽州 535000）

本文就高速公路機電工程通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及應用展開簡要論述，指出了高速公路通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，說明了高速公路通信系統(tǒng)在實際應用中的結(jié)構(gòu)功能。希望對該行業(yè)帶來一些參考及借鑒。

高速公路；機電工程；通信系統(tǒng)

引言

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，高速公路在人們的日常生活中越來越重要。與此同時，人們對高速公路的要求也隨之增加?，F(xiàn)如今，社會高速發(fā)展，人們期待一種更快、更舒適的外出方式，于是高速公路便成為人們更多的選擇。但是由于交通事故問題給人們帶來了巨大的經(jīng)濟損失和傷亡，因此需要不斷完善高速公路的通信系統(tǒng)、發(fā)展現(xiàn)代施工技術(shù)并實時與用戶進行信息交流，讓人們更舒心地走上高速路。

1 高速公路機電工程通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前，高速公路通信系統(tǒng)是由光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)、程控數(shù)字交換系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、道路測試緊急電話系統(tǒng)、視頻傳輸設(shè)備和室內(nèi)外光電纜為主要傳輸介質(zhì)的綜合通信系統(tǒng)。

高速公路全線的管理部門和監(jiān)控系統(tǒng)之間提供不間斷的通信服務(wù)是通信系統(tǒng)的目標。管理部門在發(fā)生故障時，可以提供自動自診斷程序，也可以提供道路用戶路側(cè)緊急呼叫服務(wù)。總的來說目前的高速路通信系統(tǒng)可以提供一整套的全自動自控服務(wù)，可以完成很全面的定位服務(wù)。

2 高速公路對通信系統(tǒng)的要求

通信系統(tǒng)主要為高速公路的運營管理和監(jiān)控、收費系統(tǒng)實現(xiàn)提供必要的語音、圖像和數(shù)據(jù)傳輸通道，是保證高速公路安全、高速、平穩(wěn)和實現(xiàn)現(xiàn)代交通管理的重要手段，起到了整個高速公路管理系統(tǒng)的中樞神經(jīng)作用。

高速公路通信網(wǎng)絡(luò)需要能夠同時傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像，信息量較大，因此頻帶的選擇和足夠大的通信容量在光纖通信系統(tǒng)中是必須具備的。光纖通信同時具備通信容量大、抗電磁干擾能力強、通信質(zhì)量高、傳輸距離長等特點。

3 高速公路機電工程通信系統(tǒng)應用結(jié)構(gòu)

3.1 高速公路通信系統(tǒng)

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，高速公路信息化平臺的建設(shè)已經(jīng)進入了一個新的發(fā)展階段，高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作為高速公路信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，對其產(chǎn)生了重要的影響，隨著智能高速公路管理系統(tǒng)的逐漸普及，對高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的要求也越來越高了。

為與高速公路的管理機構(gòu)一致，目前高速公路通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為三級模式：

省交通通信中心（設(shè)立在省會城市）、市級通信分中心（設(shè)置在分公司所在的城市）、各路段通信中心（設(shè)置在收費站和服務(wù)區(qū)）。省中心與市級分中心通過主干網(wǎng)連接，路段的通信站會通過接入網(wǎng)與所在分中心連接。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，主干網(wǎng)主要采用環(huán)網(wǎng)或者網(wǎng)狀網(wǎng)。而接入網(wǎng)為環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)便于節(jié)點的增加。

3.2 光纖傳輸系統(tǒng)

由最開始的PDH到今天的SDH（同步數(shù)字序列）、WDM（波分多路復用）、DWDM（密集波分多路復用）以及全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，光纖傳輸系統(tǒng)經(jīng)過了不斷的發(fā)展。高速公路普遍采用SDH的傳輸模式，如圖1所示。SDH傳輸方式可對多個路由之間進行自由的選擇，它的網(wǎng)絡(luò)接口是統(tǒng)一的，并且可以兼容PDH等數(shù)字體系。

圖1 SDH傳輸網(wǎng)

光纖傳輸系統(tǒng)是為程控交換機或者話務(wù)通信等高速公路沿線設(shè)施提供傳輸?shù)拿浇橥ǖ馈?/p>

根據(jù)高速公路的實際情況，為了提高整個主干網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常是使用性價比高的環(huán)形的保護方式。同步時鐘使用主從方式的同時，通過BITS系統(tǒng)分配和確定輸入節(jié)點機SDH的信號。

3.3 程控數(shù)字交換系統(tǒng)

程控數(shù)字交換系統(tǒng)是由不同位置各自的配置連接完成信息傳輸?shù)囊粋€系統(tǒng)。每個通信總中心、通信中心配置一臺程控數(shù)字交換機，遠端交換模塊RSM安裝在通信分中心，各通信站可以直接接入電話，連接方式是光纖接入，設(shè)備ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）提供語音端口。用接入設(shè)備OLT及遠端交換模塊RSM來實現(xiàn)通信站電話與其他通信點的業(yè)務(wù)電話連接。

3.4 ATM傳輸系統(tǒng)

ATM系統(tǒng)按通信系統(tǒng)的管理體制設(shè)計分為三級：一級網(wǎng)絡(luò)是總中心到中心，網(wǎng)絡(luò)帶寬推薦值為622MbpsOC-12cATM；二級網(wǎng)絡(luò)為中心到分中心，網(wǎng)絡(luò)帶寬推薦值為155MbpsOC-3cATM；三級網(wǎng)絡(luò)是接入部分，從分中心到各站點，網(wǎng)絡(luò)帶寬推薦值為2Mbps廣域網(wǎng)。

3.5 通信中心

通信中心常規(guī)配置兩臺ATM交換機，兩臺千兆位以太網(wǎng)交換機。ATM主干通信中心由SDH傳輸設(shè)備ADM（分插復用設(shè)備）和通信分中心的ATM交換機組成。以太網(wǎng)交換機上的2個622M的高速端口與兩臺核心ATM交換機相連，另外，以太網(wǎng)交換機上應配置10/1OOMbps的自適應端口，可以相互連接監(jiān)控系統(tǒng)的計算機、收費系統(tǒng)的計算機以及其他計算機。通信中心和通信總中心的核心ATM交換機及以太網(wǎng)交換機技術(shù)指標是相同的。

在通信總中心一般會設(shè)置兩臺ATM交換機、兩臺中高檔的路由器、一臺快速以太網(wǎng)接口連接總中心的千兆位以太網(wǎng)交換機以及配置一個高速串行端口連接公網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)接口。一級ATM骨干環(huán)即由通信總中心通過SDH傳輸設(shè)備ADM（分插復用設(shè)備）與通信中心ATM交換機組成。路由器用于連接外部，主要連接Internet和專業(yè)銀行。

3.5.1 中繼方式

通信總中心、通信中心通常采用將程控數(shù)字交換機和電信公用的電話交換網(wǎng)絡(luò)連接的方式。市話公網(wǎng)中有兩種方法可用于提供市話、長途以及國際長途業(yè)務(wù)：①數(shù)字中繼的方式；②模擬環(huán)路中繼方式。

計費系統(tǒng)通過計費軟件實現(xiàn)公網(wǎng)電話的計費，通常設(shè)置在通信總中心。另外，專網(wǎng)內(nèi)部之間相互呼叫是不需要計費的。

3.5.2 通信分中心及通信站

通信分中心以及通信站為三級ATM數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，也應該配置ATM交換機。三級ATM數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過SDH光纖傳輸系統(tǒng)以通信分中心的ATM交換機為中心形成星形連接各個通信站ATM接入設(shè)備。通信分中心與通信中心的ATM交換機連接是環(huán)形鏈路。

收費站的以太網(wǎng)交換機通過通信站的ATM接入設(shè)備經(jīng)SDH光纖傳輸系統(tǒng)連接到通信分中心的ATM交換機上。監(jiān)控系統(tǒng)外場設(shè)備數(shù)據(jù)通過一對Modem傳輸?shù)酵ㄐ耪?，Modem上的RS-232接口直接連接到ONU設(shè)備提供的RS-232接口上，再通過光纖傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)酵ㄐ胖行牡腁DM光纖傳輸設(shè)備上，ADM上相應的RS-232接口連接到監(jiān)控分中心的計算機系統(tǒng)上。

3.6 圖像傳輸系統(tǒng)

圖像信號通過解碼器連接到SDH設(shè)備，然后轉(zhuǎn)移到分中心，由于帶寬的限制，將無法利用可以傳輸數(shù)據(jù)的廣域網(wǎng)線路來進行傳輸。

圖像傳輸分為兩類：收費系統(tǒng)的圖像傳輸和監(jiān)控系統(tǒng)的圖像傳輸。

監(jiān)控系統(tǒng)的圖像傳輸分為兩個步驟：①數(shù)字圖像信號在數(shù)字鏈路中傳輸，最后到達通信中心的OLT設(shè)備中；②通過OLT設(shè)備的2Mbps接口將數(shù)字圖像信號解碼成模擬信號，顯示在位于監(jiān)控分中心的視頻顯示器中。

收費系統(tǒng)圖像的傳輸是通過模擬的方式在收費監(jiān)控系統(tǒng)上來顯示收費車道的圖像信息。同時對圖像信息進行編碼，然后通過通信站ONU中的2Mbps數(shù)據(jù)鏈路傳輸，最后顯示在分中心的監(jiān)控系統(tǒng)上。在收費分中心監(jiān)控室內(nèi)，再通過編碼器編譯成模擬信號，最后將信號顯示在監(jiān)視器上。

4 高速公路機電工程通信系統(tǒng)未來發(fā)展

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，會有越來越多先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及GPS車輛導航和定位技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)等被應用到高速公路機電系統(tǒng)中。并且未來的高速公路通信系統(tǒng)將會更加的先進，更加的安全，并且會有更簡單的操作。

在可預見的未來，高速公路通信系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要實現(xiàn)各個技術(shù)之間的融合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，朝著數(shù)字化、光纖化、安全化的方向發(fā)展。特別是有公網(wǎng)標準接口的高速信息網(wǎng)絡(luò)形成后，全國性的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、網(wǎng)上通信系統(tǒng)，將會成為分布廣泛的“國家信息高速公路”。

預計可實現(xiàn)以下的技術(shù)融合：

（1）IP技術(shù)與ATM技術(shù)的融合；

（2）IP技術(shù)與SDH技術(shù)的融合；

（3）IP技術(shù)與WDM技術(shù)的融合。

5 結(jié)束語

高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)是關(guān)乎國計民生的大事，良好的通信系統(tǒng)能夠有效提高高速公路的運行效率，保證高速公路的快速、安全、穩(wěn)定、方便和舒適。隨著社會的不斷發(fā)展和通信技術(shù)的日新月異，高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)應該從技術(shù)的發(fā)展、整體投資還有管理需求的各個方面進行綜合分析，只有這樣才能實現(xiàn)高速通信系統(tǒng)建設(shè)的最終目標。

[1]萬斌.高速公路機電工程電氣安裝淺析[J].中國信息化，2013，02.

[2]王寧.淺析光纖通信技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（15）.

[3]蘇軒.我國高速公路通信技術(shù)的應用及發(fā)展趨勢[J].科技與生活，2012（1）.

[4]陸新儒，周力.西銅高速公路通信系統(tǒng)解決方案[J].科學與技術(shù)研究，2011，11：12～19.

U417

A

1004-7344（2016）18-0163-02

2016-3-20

馮 芳（1985-），女，廣西浦北人，助理工程師，本科，主要從事機電工程維護工作。