馮芳

（廣西北部灣投資集團(tuán)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(jī)電工程通信系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用

馮芳

（廣西北部灣投資集團(tuán)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(jī)電工程通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用展開簡(jiǎn)要論述，指出了高速公路通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，說(shuō)明了高速公路通信系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)功能。希望對(duì)該行業(yè)帶來(lái)一些參考及借鑒。

高速公路；機(jī)電工程；通信系統(tǒng)

引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，高速公路在人們的日常生活中越來(lái)越重要。與此同時(shí)，人們對(duì)高速公路的要求也隨之增加?，F(xiàn)如今，社會(huì)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(wèn)題給人們帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)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(shí)時(shí)與用戶進(jìn)行信息交流，讓人們更舒心地走上高速路。

1 高速公路機(jī)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?cái)?shù)字交換系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、道路測(cè)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(biāo)。管理部門在發(fā)生故障時(shí)，可以提供自動(dòng)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(lái)說(shuō)目前的高速路通信系統(tǒng)可以提供一整套的全自動(dòng)自控服務(wù)，可以完成很全面的定位服務(wù)。

2 高速公路對(duì)通信系統(tǒng)的要求

通信系統(tǒng)主要為高速公路的運(yùn)營(yíng)管理和監(jiān)控、收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供必要的語(yǔ)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)代交通管理的重要手段，起到了整個(gè)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(shí)傳輸語(yǔ)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(shí)具備通信容量大、抗電磁干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量高、傳輸距離長(zhǎng)等特點(diǎn)。

3 高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)

3.1 高速公路通信系統(tǒng)

隨著計(jì)算機(jī)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(tái)的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)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(duì)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(duì)高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高了。

為與高速公路的管理機(jī)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(jí)模式：

省交通通信中心（設(shè)立在省會(huì)城市）、市級(jí)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(fèi)站和服務(wù)區(qū)）。省中心與市級(jí)分中心通過(guò)主干網(wǎng)連接，路段的通信站會(huì)通過(guò)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(diǎn)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(fù)用）、DWDM（密集波分多路復(fù)用）以及全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，光纖傳輸系統(tǒng)經(jīng)過(guò)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(duì)多個(gè)路由之間進(jìn)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(jī)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(shí)際情況，為了提高整個(gè)主干網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常是使用性價(jià)比高的環(huán)形的保護(hù)方式。同步時(shí)鐘使用主從方式的同時(shí)，通過(guò)BITS系統(tǒng)分配和確定輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)SDH的信號(hào)。

3.3 程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)

程控?cái)?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€(gè)系統(tǒng)。每個(gè)通信總中心、通信中心配置一臺(tái)程控?cái)?shù)字交換機(jī)，遠(yuǎn)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(yǔ)音端口。用接入設(shè)備OLT及遠(yuǎn)端交換模塊RSM來(lái)實(shí)現(xiàn)通信站電話與其他通信點(diǎn)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(jì)分為三級(jí)：一級(jí)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(jí)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(jí)網(wǎng)絡(luò)是接入部分，從分中心到各站點(diǎn)，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(tái)ATM交換機(jī)，兩臺(tái)千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)。ATM主干通信中心由SDH傳輸設(shè)備ADM（分插復(fù)用設(shè)備）和通信分中心的ATM交換機(jī)組成。以太網(wǎng)交換機(jī)上的2個(gè)622M的高速端口與兩臺(tái)核心ATM交換機(jī)相連，另外，以太網(wǎng)交換機(jī)上應(yīng)配置10/1OOMbps的自適應(yīng)端口，可以相互連接監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、收費(fèi)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)以及其他計(jì)算機(jī)。通信中心和通信總中心的核心ATM交換機(jī)及以太網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)指標(biāo)是相同的。

在通信總中心一般會(huì)設(shè)置兩臺(tái)ATM交換機(jī)、兩臺(tái)中高檔的路由器、一臺(tái)快速以太網(wǎng)接口連接總中心的千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)以及配置一個(gè)高速串行端口連接公網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)接口。一級(jí)ATM骨干環(huán)即由通信總中心通過(guò)SDH傳輸設(shè)備ADM（分插復(fù)用設(shè)備）與通信中心ATM交換機(jī)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?cái)?shù)字交換機(jī)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(zhǎng)途以及國(guó)際長(zhǎng)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(jì)費(fèi)系統(tǒng)通過(guò)計(jì)費(fèi)軟件實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)電話的計(jì)費(fèi)，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(jì)費(fèi)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(jí)ATM數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，也應(yīng)該配置ATM交換機(jī)。三級(jí)ATM數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過(guò)SDH光纖傳輸系統(tǒng)以通信分中心的ATM交換機(jī)為中心形成星形連接各個(gè)通信站ATM接入設(shè)備。通信分中心與通信中心的ATM交換機(jī)連接是環(huán)形鏈路。

收費(fèi)站的以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)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(jī)上。監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過(guò)一對(duì)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(guò)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(yīng)的RS-232接口連接到監(jiān)控分中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上。

3.6 圖像傳輸系統(tǒng)

圖像信號(hào)通過(guò)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(wú)法利用可以傳輸數(shù)據(jù)的廣域網(wǎng)線路來(lái)進(jìn)行傳輸。

圖像傳輸分為兩類：收費(fèi)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(gè)步驟：①數(shù)字圖像信號(hào)在數(shù)字鏈路中傳輸，最后到達(dá)通信中心的OLT設(shè)備中；②通過(guò)OLT設(shè)備的2Mbps接口將數(shù)字圖像信號(hào)解碼成模擬信號(hào)，顯示在位于監(jiān)控分中心的視頻顯示器中。

收費(fèi)系統(tǒng)圖像的傳輸是通過(guò)模擬的方式在收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)上來(lái)顯示收費(fèi)車道的圖像信息。同時(shí)對(duì)圖像信息進(jìn)行編碼，然后通過(guò)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(fèi)分中心監(jiān)控室內(nèi)，再通過(guò)編碼器編譯成模擬信號(hào)，最后將信號(hào)顯示在監(jiān)視器上。

4 高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，會(huì)有越來(lái)越多先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(dǎo)航和定位技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)等被應(yīng)用到高速公路機(jī)電系統(tǒng)中。并且未來(lái)的高速公路通信系統(tǒng)將會(huì)更加的先進(jìn)，更加的安全，并且會(huì)有更簡(jiǎn)單的操作。

在可預(yù)見的未來(lái)，高速公路通信系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要實(shí)現(xiàn)各個(gè)技術(shù)之間的融合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，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(biāo)準(zhǔn)接口的高速信息網(wǎng)絡(luò)形成后，全國(guó)性的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、網(wǎng)上通信系統(tǒng)，將會(huì)成為分布廣泛的“國(guó)家信息高速公路”。

預(yù)計(jì)可實(shí)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(yǔ)

高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)是關(guān)乎國(guó)計(jì)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(yùn)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(huì)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(yīng)該從技術(shù)的發(fā)展、整體投資還有管理需求的各個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)高速通信系統(tǒng)建設(shè)的最終目標(biāo)。

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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(jī)電工程維護(hù)工作。