張華

華睿交通科技有限公司 江西 南昌 330000

目前，我國高速公路項目建設(shè)里程規(guī)模呈現(xiàn)螺旋式上升，高速公路總里程長度累計已達(dá)15萬公里。高速公路地快速發(fā)展為我們提供了高效、舒適，便利地出行條件。高速公路路網(wǎng)與普通公路路網(wǎng)也有一定的區(qū)別，主要體現(xiàn)在運營管理與技術(shù)開發(fā)兩個方面；普通公路屬于開放式地通行運營，對普通公路通信系統(tǒng)地運行質(zhì)量和技術(shù)要求沒那么嚴(yán)格；但高速公路屬于封閉式或無人值守監(jiān)控制，在運營管理和技術(shù)開發(fā)過程中需要有效地應(yīng)用各種更先進(jìn)、更復(fù)雜的機電系統(tǒng)設(shè)施。通信系統(tǒng)技術(shù)地使用不僅可以提高高速公路通信的信息連接和運行安全的穩(wěn)定性，還可提高公共服務(wù)的整體服務(wù)質(zhì)量，為人們創(chuàng)造更好地出行體驗，為運營管理單位提供實時監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，為提升高速公路高品質(zhì)服務(wù)質(zhì)量發(fā)展奠定扎實的基礎(chǔ)。

1 高速公路交通機電工程通信系統(tǒng)問題

當(dāng)前，高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)存有大大小小不同程度上得漏洞和缺陷，影響了公眾出行的質(zhì)量。主要表現(xiàn)有：一、交通機電工程通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不科學(xué)、通信系統(tǒng)工作模式不同，系統(tǒng)在具體工作中往往存在間歇性響應(yīng)。各系統(tǒng)模塊之間的工作耦尓度也不高，整個通信系統(tǒng)地設(shè)計難度也在增加。交通機電工程通信系統(tǒng)實施在管理上實行分級管理，我國的高速公路管理大部分采用分路段路管理模式。這種分級管理往往會因系統(tǒng)實行不同設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致系統(tǒng)各級之間存在系統(tǒng)不兼容問題。我國高速公路項目建設(shè)總里程規(guī)模一直穩(wěn)步在壯長，因不同地區(qū)存在一些地域化的設(shè)計和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，使交通機電工程通信系統(tǒng)出現(xiàn)越來越多私有化協(xié)議與國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議無法兼容，高速公路交通機電工程通信系統(tǒng)的運行質(zhì)量差等問題。為有效提升交通機電工程通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和運行質(zhì)量，需不斷發(fā)展新技術(shù)和規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化。由于前述原因，高速公路項目不同地區(qū)各自分別建設(shè)、不同地區(qū)地運營管理水平和技術(shù)發(fā)展水平存在差異，交通機電工程通信系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用水平與設(shè)計人員執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化能力較差，影響了交通機電通信系統(tǒng)的使用。隨著通信技術(shù)發(fā)展，通信系統(tǒng)不斷更新，建設(shè)項目管理水平與技術(shù)發(fā)展之間地落差，使管理脫節(jié)、通信新技術(shù)得不到有效應(yīng)用，技術(shù)與管理相互斷開。

2 高速公路交通機電工程通信系統(tǒng)組成

通信系統(tǒng)從功能上主要包括綜合光纖傳輸系統(tǒng)（干線傳輸與綜合接入）、IP 語音交換系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、光電纜工程、通信電源與接地，管道設(shè)施這幾部分。綜合光纖傳輸系統(tǒng)骨干網(wǎng)常采用SDH數(shù)字傳輸，綜合接入網(wǎng)采用IPRAN傳輸。各級收費站無人值守通信站采用 IPRAN 設(shè)備組成自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；服務(wù)區(qū) IPRAN傳輸設(shè)備采用鏈路拓?fù)浞绞浇尤刖徒召M通信站 IPRAN 設(shè)備；IP 語音交換系統(tǒng)設(shè)置多業(yè)務(wù)語音網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)語音業(yè)務(wù)的接入，滿足語音通話、傳真業(yè)務(wù)的需求。視頻會議系統(tǒng)采用視頻網(wǎng)絡(luò)終端，同時實現(xiàn)兩地或多個地點之間的圖像、語音、數(shù)據(jù)的交互通信。光纜采用單模型光纖，用于通信系統(tǒng)的骨干網(wǎng)及接入網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)。通信系統(tǒng)包含以下3部分。

2.1 軟件

網(wǎng)管作為高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)主要軟件，承擔(dān)了監(jiān)控整個通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)單元狀態(tài)工作。包括各種預(yù)定狀態(tài)地報警、事件查閱、報表輸出等功能內(nèi)容。使交通機電工程通信系統(tǒng)得到有效控制運行，必須對網(wǎng)絡(luò)單元狀態(tài)進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)控控制，以確保能夠及時發(fā)現(xiàn)處理問題，保障通信系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。

2.2 硬件

高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)由通信設(shè)備、電源設(shè)施，通信網(wǎng)組成。機電通信系統(tǒng)常配置兩路電源供電，一路為常用電源，采用220V或380V市電為系統(tǒng)運行供電。另一路作為應(yīng)急備用電源，采用高頻組合開關(guān)蓄電池48V電源為系統(tǒng)出現(xiàn)市電斷電或故障時切換運行供電。高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)主要由用戶網(wǎng)終端、接入層、匯聚層、核心層各層進(jìn)行分級傳輸。接入網(wǎng)承擔(dān)中間層連接底層網(wǎng)絡(luò)用戶終端，實現(xiàn)終端層、接入層至匯聚核心層作用。接入網(wǎng)在通信系統(tǒng)中扮演著重要角色，它實現(xiàn)高速公路交通機電工程通信系統(tǒng)中間層接入網(wǎng)與終端層用戶網(wǎng)絡(luò)相連接，承擔(dān)層上下之間通信互聯(lián)及信息處理。光線路終端是其主要位置，是完成諸多任務(wù)的核心，如對一些常規(guī)相關(guān)業(yè)務(wù)信息的處理[1]。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸分為并行、串行、異步、同步傳輸，單工傳輸。并行傳輸是指字符在兩條信道上并行傳輸；串行傳輸是指字符在一條信道上按時間順序依次傳輸；異步傳輸是指字符有起、止信號，需要檢測起、止信號，傳輸方式簡單不需要同步；同步傳輸是指雙方必須建立區(qū)分信號，判斷序列標(biāo)識建立雙方同步傳輸；單工傳輸是指數(shù)據(jù)符按單、發(fā)單一方向傳輸，不能同時進(jìn)行傳輸。

數(shù)據(jù)傳輸由數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸信道，數(shù)據(jù)接收3部分組成：數(shù)據(jù)發(fā)送主要是將終端輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，轉(zhuǎn)換成適合傳輸信道傳輸?shù)碾娦盘?；傳輸信道主要是以傳輸媒介為載體，可不同傳輸信道對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；數(shù)據(jù)接收主要是將發(fā)送的數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字信號。

高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)綜合性復(fù)雜，包含了硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和信息數(shù)據(jù)的傳輸[2]。高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)通信方式一般分有線信道和無線信道：有線信道主要包含同軸電纜、光纖等介質(zhì)；無線信道主要包含微波、衛(wèi)星等介質(zhì)；我們高速公路交通機電工程通信系統(tǒng)中主要使用有線信道方式，單模光纖光纜介質(zhì)進(jìn)行通道傳輸。 交通機電工程通信系統(tǒng)可用于傳輸電話業(yè)務(wù)、收費數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)、辦公OA系統(tǒng)、視頻會議等。

3 高速公路機電通信系統(tǒng)發(fā)展變化

3.1 SDH數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

SDH數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為骨干網(wǎng)應(yīng)用于較早，電信運營商的骨干網(wǎng)也基于SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)。SDH傳輸系統(tǒng)具備得大容量擴展性，它的大容量性特點有環(huán)路功能，可承載信息、音頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。SDH傳輸系統(tǒng)模型具有于物理層，它在承載各種業(yè)務(wù)時受傳輸限制影響很小。SDH傳輸系統(tǒng)有多種承載方式，基于TDM技術(shù)的綜合性實現(xiàn)多業(yè)務(wù)復(fù)用，也可基于其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)交換。SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有帶寬利用率高，安全性可靠優(yōu)點。一般來說，SDH傳輸系統(tǒng)可支持多種接口，滿足各種帶寬需求，如下表1所示。

表1 SDH數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)可擴展接口表

3.1 DWDM 密集型光波復(fù)用技術(shù)

高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)是機電工程系統(tǒng)重要系統(tǒng)之一；光纖資源匱乏時，DWDM技術(shù)有助于擴大骨干網(wǎng)容量，如圖2所示。它能在同根光纖不同波長的條件下，進(jìn)行合并傳輸。通過這種技術(shù)方法，光纖的帶寬資源可得到有效利用，也降低了建設(shè)線路的費用成本。運用DWDM技術(shù)后，光纖經(jīng)過載波擴展，還可以將容量從1倍擴展到8倍、10倍等，最大可擴展到160G。

圖2 DWDM 密集波分復(fù)用技術(shù)

由此可見，DWDM信息網(wǎng)絡(luò)在高速公路項目機電通信系統(tǒng)中地使用效果十分顯著，可以有效滿足管理人員和人員在較短時間范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ饕骩3]。DWDM技術(shù)在骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)上相對簡單靈活，DWDM技術(shù)還能使其構(gòu)成環(huán)路保護(hù)、自愈快等功能。同時，它也存在缺陷；主要體現(xiàn)在信息傳遞的工作過程中。它屬于透明工作狀態(tài)，只能提供相同波長信息范圍內(nèi)的服務(wù)，該對象提供的信息傳輸服務(wù)相對單一。而信息地整合和信息的整體包裝傳輸還沒有形成一個完整的傳輸系統(tǒng)，信息準(zhǔn)確性的保護(hù)能力仍然不足。因此，這種技術(shù)通常更適合一些低速信息傳輸?shù)墓ぷ鳝h(huán)境，整個寬帶的傳輸效率需要進(jìn)一步提高。與其他同步數(shù)字技術(shù)相比，在經(jīng)濟投資方面的優(yōu)勢不是很明顯。我們需要有效地結(jié)合自身的技術(shù)優(yōu)勢和技術(shù)不足進(jìn)行綜合分析。它更適合在一些網(wǎng)絡(luò)安全性高、跨平臺信息和數(shù)據(jù)共享的環(huán)境條件下應(yīng)用。

3.2 寬帶IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

IP寬帶網(wǎng)絡(luò)也是高速公路項目交通機電通信系統(tǒng)中一種，它是一種網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)，可滿足不同用戶需要。一般來說，在具體的工作過程中，IP網(wǎng)絡(luò)可提供分時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交換，如圖3所示?；贏TM適配等相關(guān)系統(tǒng)功能，可以有效支持各種傳統(tǒng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸。以太網(wǎng)交換技術(shù)廣泛用于IP網(wǎng)絡(luò)分組交換、信息傳輸?shù)染W(wǎng)絡(luò)。在信息交換過程中，利用網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備和路由器設(shè)備，完成多種信息數(shù)據(jù)之間的傳輸和資源共享。寬帶IP技術(shù)分為兩種模式。第一種屬于快速以太網(wǎng)IP技術(shù)，主要解決局域網(wǎng)中寬帶信息傳輸?shù)木窒扌?；二是通過IP信息傳輸?shù)亩鄻I(yè)務(wù)信息交換，合理控制寬帶IP技術(shù)主網(wǎng)的切換時間。局域網(wǎng)的應(yīng)用可以有效提高信息傳輸?shù)恼w效率，機電系統(tǒng)的整體使用效果也在提高[3]。

圖3 IP交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

3.3 RPR通信技術(shù)

RPR技術(shù)是一種目前應(yīng)用較廣的通信技術(shù)，綜合各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，支持機電工程通信結(jié)構(gòu)中環(huán)網(wǎng)的拓?fù)涔ぷ髂Ｊ?。?dāng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)斷開時，可在短時間內(nèi)恢復(fù)正常通信工作。同時，在信息和數(shù)據(jù)的傳輸中，它還具備高效、簡單和低成本等諸多優(yōu)點。RPR應(yīng)用分組交換點在機電工程通信系統(tǒng)中能形成信息傳輸環(huán)結(jié)構(gòu)，在不同的交叉節(jié)點中，通常使用光纖傳輸進(jìn)行連接。它的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括兩個不同的方向環(huán)，小環(huán)套大環(huán)，即內(nèi)環(huán)與外環(huán)，如圖4所示。在兩種不同的環(huán)形結(jié)構(gòu)中，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的實時傳輸[4]。在具體的工作過程中，RPR通信技術(shù)還具備如下應(yīng)用特點：第一，迅速通過保護(hù)機制使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠軌蜓杆僮杂謴?fù)，有效提高帶寬利用率；二是保障機電系統(tǒng)通信，有效提高寬帶數(shù)據(jù)信息傳輸效率；三是RPR技術(shù)可以在工作空間中重用，基于以太網(wǎng)交換技術(shù)和ATM異步傳輸技術(shù)，一種新的網(wǎng)絡(luò)傳輸工作方法正在逐步發(fā)展和創(chuàng)新。通常，它在工作過程中處于地址處理層結(jié)構(gòu)中，這種處理方法在環(huán)網(wǎng)業(yè)務(wù)中應(yīng)用效果非常明顯。它可基于信息數(shù)據(jù)的本地服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在很大程度上為相關(guān)運營商和工作單位提供快速的故障檢測服務(wù)。

圖4 RPR內(nèi)環(huán)和外環(huán)

4 結(jié)束語

隨著我國高速公路國家網(wǎng)、省際網(wǎng)以及地方縣級加密路網(wǎng)規(guī)劃得不斷擴張和完善，我們將迎來一張錯綜復(fù)雜、高速發(fā)展的高速公路大網(wǎng)。它將對我們未來高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)要求更加嚴(yán)格，促使我們要不斷發(fā)展通信新技術(shù)。我們在發(fā)展通信新技術(shù)同時，也要提升我們各級高速公路交通機電工程建設(shè)者管理技術(shù)和運營水平。現(xiàn)在我們是處于高速發(fā)展的時代，也是立足于完成全面建設(shè)小康社會“十三五”規(guī)劃肩膀邁向十四五規(guī)劃發(fā)展新起點、新百年奮斗目標(biāo)新征程。

目前，我國5G技術(shù)已經(jīng)處于國際先進(jìn)水平，我們要樹立新發(fā)展、新思想、新目標(biāo)的理念，全面發(fā)展5G技術(shù)。在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的大時期應(yīng)用5G技術(shù)開發(fā)高速公路項目交通機電工程通信系統(tǒng)通信新技術(shù)，提高我們交通機電工程通信系統(tǒng)運行質(zhì)量，保障高速公路服務(wù)質(zhì)量和效率。