中交二公局電務(wù)工程有限公司 陜西 西安 710065

1 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,商務(wù)出行、旅游的日漸興盛,人民大眾對于道路交通的需求也在不斷提高。這也推動了我國高鐵、高速公路等基礎(chǔ)道路設(shè)施的高速發(fā)展。目前,我國的高速公路總里程已達(dá)14萬公里,覆蓋全國所有的市及大部分的縣城。隨著高速公路智能化要求的提升,很多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也不斷在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中得以應(yīng)用,特別是對于高速公路通信系統(tǒng)來說,各種先進(jìn)通信技術(shù)的應(yīng)用,對傳統(tǒng)的高速公路管理模式產(chǎn)生了巨大影響,對目前高速公路日常運(yùn)營的工作效率也有了較大提升。當(dāng)然,這里要講的通信系統(tǒng),是指廣義的通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備互聯(lián)互通的系統(tǒng)的總稱,而不僅限于OLT等通信設(shè)備。為了更好地為施工、運(yùn)營提供便利,這就需要高速公路通信系統(tǒng)在施工和運(yùn)營中不斷進(jìn)行完善,進(jìn)一步加強(qiáng)不同管理部門之間的溝通,提出改進(jìn)措施,進(jìn)而保證道路運(yùn)營的效率和交通行駛的安全。

2 高速公路通信系統(tǒng)硬件、軟件構(gòu)成

2．1 硬件構(gòu)成 對于高速公路通信系統(tǒng)而言,其硬件主要包括通信電源、接入網(wǎng)設(shè)備、硬件信令及通信網(wǎng)末端外設(shè)等設(shè)備。就現(xiàn)有高速公路所應(yīng)用的電源來說,OLT、ONU等光交換設(shè)備,其對供電設(shè)備有較高的匹配度要求,一般要求選用－48V(電源正極接零線)的直流電源進(jìn)行供電,具有較高的穩(wěn)定性。其他電交換設(shè)備、光傳輸設(shè)備一般采用220V交流電源即可滿足設(shè)備使用的要求。需要注意的是,通信電源的安裝和使用要滿足以下幾點(diǎn):首先,通信電源旁要設(shè)置小于1歐姆的接地系統(tǒng),以避免電力傳輸中的電磁感應(yīng)對設(shè)備產(chǎn)生影響;其次,電纜保護(hù)用管線要具有一定的剛性并保證在使用過程中不會發(fā)生折損,避免出現(xiàn)供電障礙;最后,主交換設(shè)備的電源必須要有熱備電源,以確保設(shè)備持續(xù)供電,在工程中,我們一般采用在線式UPS作為后備電源。接入網(wǎng)設(shè)備是通信系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,所謂的接入網(wǎng)設(shè)備就是在中心網(wǎng)絡(luò)和其他子網(wǎng)絡(luò)之間信息流通的交換節(jié)點(diǎn)設(shè)備,其在高速公路通信工程中起到對上下進(jìn)行連接并將信息進(jìn)行全網(wǎng)傳輸?shù)淖饔谩Ｆ渥饔镁褪蔷褪峭ㄟ^OLT、ONU等設(shè)備,將分散于現(xiàn)場的各單獨(dú)設(shè)備的進(jìn)行分類、編碼、連通,達(dá)到傳輸?shù)哪康?進(jìn)而滿足大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自由交換、快速處理的要求。信令系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓芾韱T,它的作用就是對硬件構(gòu)成中的中繼連接、計費(fèi)管理設(shè)備以及用戶連接等硬件進(jìn)行管理,通常需要按照特定形式對信息內(nèi)容以及管理信息等進(jìn)行模擬,并且通過上述模擬中的管理信息能夠?qū)崿F(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的終端進(jìn)行連接。在高速公路中,為了確保信息連接中數(shù)據(jù)接入的正確率,則需要系統(tǒng)通過V5協(xié)議進(jìn)行編碼,進(jìn)一步確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。通信網(wǎng)末端外設(shè)包括監(jiān)控設(shè)備、收費(fèi)設(shè)備、報警設(shè)備等,這些設(shè)備都是通過通信網(wǎng)進(jìn)行連接,達(dá)到互聯(lián)互動的作用。例如在高速公路運(yùn)營中一旦有緊急狀況發(fā)生,就需要通過緊急報警系統(tǒng)進(jìn)行上報,監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、電話系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度等。高速公路的硬件系統(tǒng)通過通信網(wǎng)進(jìn)行了連通,形成了互通互控的聯(lián)動網(wǎng)絡(luò),這對高速公路的正常管理是非常必要的。

2．2 軟件構(gòu)成 通信系統(tǒng)中的軟件需要與系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)進(jìn)行相互配合,甚至可以說,軟件系統(tǒng)就是以硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)上設(shè)計,進(jìn)而調(diào)試使用的。通信系統(tǒng)軟件主要包括接入網(wǎng)管理軟件、通信網(wǎng)末端外設(shè)控制軟件、操作系統(tǒng)軟件等。接入網(wǎng)管理軟件為交換設(shè)備內(nèi)嵌軟件,一般由交換設(shè)備生產(chǎn)商在生產(chǎn)完成后進(jìn)行安裝,到場進(jìn)行調(diào)試,主要負(fù)責(zé)對傳輸數(shù)據(jù)的方向、路由進(jìn)行調(diào)度控制。通信網(wǎng)末端外設(shè)控制軟件一般安裝在服務(wù)器及工作站上,在服務(wù)器、工作站、外設(shè)之間形成通路,完成外設(shè)信息的匯總和調(diào)用。操作系統(tǒng)是指服務(wù)器或工作站上所安裝的操作軟件,服務(wù)器上一般為Win Server系列,工作站上一般為win7或者winxp。

3 高速公路通信系統(tǒng)的基本框架及功能實(shí)現(xiàn)

3．1 通信系統(tǒng)運(yùn)行的基本框架 高速公路通信系統(tǒng)功能具有點(diǎn)多面廣協(xié)議多的特點(diǎn),其管理的重點(diǎn)就是系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)交換設(shè)備。在路段建設(shè)中,通常采用的是基于STM－16(2．5G)的通信接入網(wǎng)設(shè)備,是以光線路終端(OLT)、光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)為基本構(gòu)架,交換機(jī)為末端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸架構(gòu)。在該架構(gòu)中,光傳輸系統(tǒng)依靠單模光纜(48芯甚至更多)形成光傳輸鏈路,依靠通信電纜形成電傳輸鏈路,構(gòu)成了整個的高速公路網(wǎng)絡(luò)體系。如下圖所示:

3．2 通信系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn) 要想實(shí)現(xiàn)高速公路通信系統(tǒng)的功能,通常是在硬件系統(tǒng)已經(jīng)連通的基礎(chǔ)上,通過軟件的穿針引線,最終在用戶端的軟件中得以實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的完美結(jié)合,需要在基于一定系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上來設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備管理參數(shù),也就是所謂的接口協(xié)議對接。高速公路系統(tǒng)中的報表(例如:設(shè)備工作狀態(tài)報表、發(fā)布命令記錄報表、事故事件報表、環(huán)境氣象報表、交通報表等。)不僅需要與硬件和通信軟件進(jìn)行匹配,還需要與上一級的管理機(jī)構(gòu)軟件系統(tǒng)進(jìn)行匹配,這就需要大量的調(diào)試工作。

3．3 通信系統(tǒng)應(yīng)注意事項(xiàng) 由于高速公路通信系統(tǒng)在施工、運(yùn)營中起著極其重要的作用,所以在施工時應(yīng)特別注意。首先,光纜應(yīng)選用具有較寬傳輸頻率帶寬、較長傳輸距離、色散較小的單模光纜,且光纜在熔接時,應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行,熔接完成后衰耗應(yīng)滿足技術(shù)規(guī)范要求;其次,光通信接入設(shè)備屬于精密儀器,突然斷電會導(dǎo)致設(shè)備損壞,因此需要使用UPS保證其持續(xù)供電。最后,在通信電纜的選擇中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇,包括是否需要屏蔽,線徑是否符合要求,是否需要POE功能等。尤其對傳輸速度有要求的線路,需要按照要求采購不同的網(wǎng)線,常用的包括五類雙絞線,超五類雙絞線,六類雙絞線,超六類雙絞線等。

4 高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)新技術(shù)發(fā)展

4．1 高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)中的主要技術(shù) 目前在高速公路機(jī)電工程通信系統(tǒng)中應(yīng)用的主要技術(shù)有以下幾種:一是自動交換光技術(shù)網(wǎng)絡(luò)(ASON),該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)包括:支持快速業(yè)務(wù)配置;支持流量工程;采用專門的控制平面協(xié)議;根據(jù)實(shí)時的傳送網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)作用;支持多廠商設(shè)備環(huán)境下的連接控制;可引入新的補(bǔ)充業(yè)務(wù)。此技術(shù)可以通過其較強(qiáng)的拓?fù)淠芰?及時排查、搜索和處理問題,具有較高的自動化程度,可以大幅提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。二是分組傳送網(wǎng)技術(shù)(PTN),PTN是支持傳送平臺基礎(chǔ)特性、面向分組的的傳送平臺。它以IP為基礎(chǔ),通過以太網(wǎng)技術(shù)為外部業(yè)務(wù)層和波分復(fù)用等光傳輸媒質(zhì)提供層面,為用戶提供以太網(wǎng)幀、多協(xié)議標(biāo)簽交換、PDH,FR等符合IP流量特征的各類業(yè)務(wù)。通過一個層面的增設(shè)來實(shí)現(xiàn)自我操作的功能,具有較大的實(shí)操空間,還能保證整體系統(tǒng)的性能和構(gòu)造不受到干擾和破壞,具有較高的實(shí)用性和安全性。三是采用同步數(shù)字體系(SDH),SDH技術(shù)與光纖通信技術(shù)(OFC)結(jié)合起來形成的同步數(shù)字傳輸網(wǎng)是一個功能強(qiáng)大的、統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理、動態(tài)維護(hù)、功能監(jiān)視等,有效地提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率,是當(dāng)今世界信息領(lǐng)域在傳輸技術(shù)方面的發(fā)展和應(yīng)用的熱點(diǎn),受到廣泛的重視。

4．2 新技術(shù)的發(fā)展 隨著高速公路的發(fā)展,對通信網(wǎng)絡(luò)的要求也日益增多,根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)水平,通信系統(tǒng)新技術(shù)可以從以下兩點(diǎn)入手。一是傳輸速率方面。由于各種新技術(shù)應(yīng)用層出不窮,尤其是高速公路高清攝像機(jī)的應(yīng)用,導(dǎo)致需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量呈幾何曲線上升,STM－16的傳輸量會捉襟見肘,此時,應(yīng)該將STM－64逐步應(yīng)用于通信系統(tǒng)中,提高傳輸速率。二是系統(tǒng)傳輸媒介方面。我國部分地區(qū)自然災(zāi)害頻發(fā),會對通信光纜造成毀滅性的損壞,導(dǎo)致通信鏈路斷裂,嚴(yán)重影響高速公路安全管理。隨著5G技術(shù)的逐步成熟,我們可以利用無線技術(shù)作為備用通信鏈路,在需要重點(diǎn)關(guān)注的收費(fèi)站、隧道、橋梁處設(shè)置5G數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備,在主線路出現(xiàn)問題時,可以及時切換,做到無縫對接,提高管理能力,提升管理效率。

5 結(jié)語

通信系統(tǒng)作為高速公路機(jī)電的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),它能夠?qū)⒈O(jiān)控、收費(fèi)、通風(fēng)、照明、消防、供配電等多個系統(tǒng)進(jìn)行整合調(diào)配,生成完整的管理網(wǎng)絡(luò),從而達(dá)到全局掌控,重點(diǎn)關(guān)注的目的。

通信系統(tǒng)從無到有,從簡到繁,經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新、不斷完善的過程。我相信,在目前我國通信技術(shù)高速發(fā)展的大形勢下,高速公路通信系統(tǒng)也會向著高度集成化、高度智能化發(fā)展。作為專業(yè)技術(shù)人員,一定要關(guān)注新技術(shù),開拓新思路,才能將工作推上一個新的臺階,為祖國高速公路建設(shè)添磚加瓦。