在智慧高速公路中融合通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究

摘要：我國(guó)高速公路經(jīng)過(guò)多年的大規(guī)模建設(shè)，取得了歷史性突破，高速公路總里程居世界第一。高速公路已基本形成了網(wǎng)絡(luò)格局，完成了由初始階段的連通到現(xiàn)階段的全網(wǎng)覆蓋，高速公路行業(yè)也從最初的以建設(shè)為主發(fā)展到以“建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理、服務(wù)、安全”共同發(fā)展的階段，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該利用智慧高速公路的信息化建設(shè)，提高高速公路在運(yùn)營(yíng)和管理服務(wù)方面的能力。

關(guān)鍵詞：智慧高速;收費(fèi)稽查;路網(wǎng)檢測(cè);應(yīng)急;承載網(wǎng);安全

1智慧高速公路的有關(guān)概述

作為智慧交通工程的重要組成部分，智慧高速公路是智慧交通工程在公路運(yùn)行方面的衍生與應(yīng)用。智慧高速公路項(xiàng)目主要是通過(guò)運(yùn)用新型信息化技術(shù)與通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)參與交通通行者、交通工具與交通設(shè)施的信息傳遞與“溝通”，使得交通管理部門(mén)能及時(shí)有效地做出反應(yīng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的交通需求的管理與調(diào)整，進(jìn)一步提高交通參與能力與服務(wù)意識(shí)，從而保障高速公路的安全、便捷、高效、通暢、綠色環(huán)保運(yùn)行，減少交通事故與公路堵塞的情況。智慧高速公路的含義包括三方面：運(yùn)營(yíng)時(shí)的狀態(tài)智能感應(yīng);實(shí)時(shí)的運(yùn)營(yíng)與管理;及時(shí)有效的信息服務(wù)。

2融合通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用措施分析

2.1基于SDN云化數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)部署的自動(dòng)化

以往高速公路信息化的應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)形式，是為業(yè)務(wù)系統(tǒng)單獨(dú)創(chuàng)建一套IT硬件設(shè)施。如果要擴(kuò)大業(yè)務(wù)系統(tǒng)的容量，實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)系統(tǒng)的自動(dòng)部署，通常要對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新和變換，收費(fèi)系統(tǒng)和路網(wǎng)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)需要傳送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行高效、快捷的處理。高速公路路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理的企業(yè)為了能夠提高IT資源的使用率、節(jié)省運(yùn)維的成本，未來(lái)將實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)ICT架構(gòu)的云化模式。因此，新一代以SDN的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的中心網(wǎng)絡(luò)要有如下幾個(gè)方面的能力：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)部署要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)故障能夠進(jìn)行精細(xì)的管理，從而有效解決硬件出現(xiàn)的故障問(wèn)題;通過(guò)擴(kuò)展相關(guān)的設(shè)備，幫助服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)相接通，從而實(shí)現(xiàn)高速接入的升級(jí)和擴(kuò)展。

2.2 IP+光超寬長(zhǎng)距骨干的承載，實(shí)現(xiàn)高速公路的未來(lái)發(fā)展

收費(fèi)系統(tǒng)是高速公路業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)最高的系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)承載了收費(fèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、收費(fèi)監(jiān)控圖像、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)從收費(fèi)車道至收費(fèi)站再到收費(fèi)中心的流動(dòng)。保障收費(fèi)數(shù)據(jù)的完整性和安全性對(duì)通信承載網(wǎng)絡(luò)提出了高可靠、低時(shí)延的要求。此外，路網(wǎng)監(jiān)測(cè)的運(yùn)用，特別是高清視頻監(jiān)控在收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等一些場(chǎng)合的分布，要求骨干級(jí)別的通信網(wǎng)絡(luò)要提供超大的帶寬。在高速公路區(qū)域中心的省級(jí)骨干的傳輸網(wǎng)，可以利用IP+光的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的強(qiáng)大路由轉(zhuǎn)發(fā)能力以及波分設(shè)備的大帶寬超長(zhǎng)距離傳輸，有效承載高速公路業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)廣域聯(lián)網(wǎng)的收費(fèi)以及聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控。

2.3融合傳送路段網(wǎng)，提高收編高速公路業(yè)務(wù)大小顆粒的可靠性

高速公路路段內(nèi)的骨干通信網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)的匯聚層級(jí)，負(fù)責(zé)收費(fèi)、監(jiān)控及辦公等業(yè)務(wù)。該層級(jí)網(wǎng)絡(luò)需要極其精確的可靠度，還要節(jié)約光纖資源，以保證業(yè)務(wù)之間做到互不牽制。HybridMSTP的傳輸方案，能夠給高速公路路段網(wǎng)帶來(lái)安全性高、可靠性高、易維修護(hù)理的業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)方案。通過(guò)在內(nèi)部設(shè)置PCM單板的方式，使得低速業(yè)務(wù)能夠直接接入，從而減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。這樣不但能夠節(jié)約機(jī)房的空間以及投入的成本，還可以有效減少網(wǎng)絡(luò)的故障點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的維護(hù)和管理。此外，借助HybridMSTP設(shè)施中的SDH硬管道能夠確保業(yè)務(wù)安全性較高的承載，并借助分組的軟管道帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用有效增強(qiáng)帶寬的使用率。HybridMSTP的技術(shù)成功地實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)承載多業(yè)務(wù)的功能，節(jié)約了大量的光纖資源，同時(shí)MSTP通過(guò)不同的通道將不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離，以保證數(shù)據(jù)的安全。

2.4有線無(wú)線方案靈活適配，高速公路前端接入全場(chǎng)景承載

高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、路網(wǎng)感知、指揮調(diào)度三大應(yīng)用業(yè)務(wù)前端的接入場(chǎng)景多樣，包括視頻監(jiān)控、收費(fèi)機(jī)、收費(fèi)監(jiān)控等，前端的多樣化要求通信接入設(shè)備具備豐富的接口類型及接口數(shù)量，并滿足嚴(yán)苛的室外運(yùn)行環(huán)境，具備寬溫以及防塵等特性，同時(shí)具有有線通信和無(wú)線通信的能力。在高速公路前端業(yè)務(wù)接入的各個(gè)場(chǎng)景，根據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)可以靈活采用有線及無(wú)線的通信接入網(wǎng)絡(luò)方案，包括xPON、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。光纖資源豐富的高速公路場(chǎng)景，可以采用xPON或工業(yè)交換機(jī)的通信接入方案;無(wú)光纖資源場(chǎng)景，可采用點(diǎn)到多點(diǎn)微波產(chǎn)品做接入通信網(wǎng)絡(luò)。xPON方案采用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，點(diǎn)到多點(diǎn)組網(wǎng)，具有較強(qiáng)的抗多點(diǎn)失效能力，可靠性高。工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)具有更加靈活的組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣，在高速公路上的應(yīng)用場(chǎng)景廣泛。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)提供豐富的接口類型、豐富的協(xié)議支持，滿足路網(wǎng)感知前端的接入需求。對(duì)于高速公路收費(fèi)類業(yè)務(wù)、控制類業(yè)務(wù)、監(jiān)控類業(yè)務(wù)、感知類業(yè)務(wù)，xPON方案、工業(yè)交換機(jī)方案和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)方案可以提供更高可靠性及安全性的接入通信網(wǎng)絡(luò)。

2.5端到端的安全防護(hù)體系，助力高速業(yè)務(wù)等保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

相關(guān)部門(mén)單位要對(duì)高速公路的信息化系統(tǒng)展開(kāi)安全性的建設(shè)，通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的安全需要滿足等級(jí)保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全要求，網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，需要在高速公路數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)出口部署DDOS流量檢測(cè)和清洗設(shè)備、防火墻、入侵防御設(shè)備，防御來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的已知威脅;部署沙箱防御來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的未知威脅;同時(shí)，在路段網(wǎng)絡(luò)匯聚交換節(jié)點(diǎn)旁掛部署防火墻，可對(duì)接入層進(jìn)行安全訪問(wèn)控制、協(xié)議識(shí)別過(guò)濾、安全防護(hù);此外，在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)區(qū)部署waf、數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)保護(hù)業(yè)務(wù)安全;運(yùn)維管理區(qū)域部署運(yùn)維審計(jì)設(shè)備UMA、漏洞掃描、網(wǎng)絡(luò)安全智能系統(tǒng)CIS等設(shè)備，全方位保障高速公路路網(wǎng)ICT系統(tǒng)的安全。

3結(jié)語(yǔ)

總之，融合通信網(wǎng)絡(luò)端到端解決方案支撐了智慧高速公路路網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)通信平臺(tái)搭建，對(duì)高速公路路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)提升IT資源的利用效率，降低運(yùn)維成本，以及路網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)ICT架構(gòu)全面云化起著至關(guān)重要的作用。高速公路的運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)應(yīng)該不斷加強(qiáng)對(duì)智慧高速公路信息化建設(shè)的關(guān)注，從而提高高速公路的運(yùn)營(yíng)管理服務(wù)的能力。

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（作者單位：遼寧艾特斯智能交通技術(shù)有限公司）

作者簡(jiǎn)介：付本賀（1983.12-），男，遼寧沈陽(yáng)人，大連理工大學(xué)研究生，高級(jí)工程師，研究方向：高速公路機(jī)電系統(tǒng)。