萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景

林曉峰

(廣東交通實(shí)業(yè)投資有限公司)

0 引 言

高速公路機(jī)電系統(tǒng)在公路的管理工作中具有重要作用，機(jī)電系統(tǒng)的良好運(yùn)行，可以更好的發(fā)揮高速公路設(shè)施的交通功能，統(tǒng)籌高速公路的數(shù)據(jù)管理，保障高速公路的投資回收、道路通暢十分重要。如何有效保障高速公路機(jī)電系統(tǒng)的有效管理和運(yùn)營(yíng)，一方面可以保證高速公路機(jī)電系統(tǒng)的可靠性，另外對(duì)于投資的有效控制也極為重要，這也是目前我國(guó)高速公路機(jī)電管理者長(zhǎng)期研究討論的一個(gè)課題。近些年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)得到了較快的進(jìn)步和發(fā)展，其在不遠(yuǎn)的將來(lái)勢(shì)必會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主流，綜合來(lái)看，推動(dòng)萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用極為重要，以下，筆者簡(jiǎn)要就萬(wàn)兆網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)、高速公路機(jī)電系統(tǒng)的管理現(xiàn)狀等方面對(duì)萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景進(jìn)行分析和探究。

1 萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10GE)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要點(diǎn)分析

1.1 “全雙工”的工作模式

萬(wàn)兆以太網(wǎng)在在光纖中工作，而且只能夠在“全雙工”的模式下操作，這也就是說(shuō)，萬(wàn)兆以太網(wǎng)不需要使用沖突探測(cè)協(xié)議，因此，可以說(shuō)其具有較為靈活的使用條件，本身沒(méi)有距離限制。萬(wàn)兆以太網(wǎng)極大的降低了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，可以拓展和兼容局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)，此外，對(duì)于更好的降低系統(tǒng)的費(fèi)用，提供較為快捷、便利的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。高速公路機(jī)電系統(tǒng)的有效運(yùn)行需要較為龐大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持，因此，可以說(shuō)萬(wàn)兆以太網(wǎng)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力較大。

1.2 物理層特點(diǎn)

萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10GE)局域以太網(wǎng)物理層的特點(diǎn)是，支持802.3MAC 全雙工工作方式，允許以太網(wǎng)復(fù)用設(shè)備同時(shí)攜帶10 路1G 信號(hào)，幀格式與以太網(wǎng)的幀格式相一致，其工作速率甚至可以達(dá)到10 Gbps。10 Gbps 局域網(wǎng)中可以有效降低升級(jí)費(fèi)用，低投入就可以升級(jí)到現(xiàn)有的局域網(wǎng)，而且可以實(shí)現(xiàn)與10/100/1 000 Mbps 的兼容，進(jìn)而有效保證局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)范圍可以在40 km 范圍之內(nèi)。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)廣域網(wǎng)物理層的顯著特點(diǎn)就是其所采用的幀格式為OC－192c，傳輸速率可以達(dá)到9.584 64 Gbps，因此，萬(wàn)兆以太網(wǎng)的廣域以太網(wǎng)MAC 需要相一致的傳輸速率。當(dāng)物理介質(zhì)選用單模光纖，其傳輸距離可以達(dá)到300 km，當(dāng)選用多模光纖，其傳輸距離可以達(dá)到40 km。此外，萬(wàn)兆以太網(wǎng)廣域網(wǎng)物理層還有多種編碼方式可供選擇。對(duì)于高速公路機(jī)電系統(tǒng)而言，其覆蓋范圍十分廣闊，對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸速度和更新速度都有一定的要求，而且10 Gbps 局域網(wǎng)的低升級(jí)費(fèi)用，使其優(yōu)越性更為顯著，可以說(shuō)，萬(wàn)兆以太網(wǎng)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中擁有廣泛的應(yīng)用前景。

1.3 接口方式

萬(wàn)兆以太網(wǎng)作為最新一代的寬帶技術(shù)，其在接口類(lèi)型的選擇上多種多樣。對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)接口，諸如局域網(wǎng)的接口、城域網(wǎng)的接口以及廣域網(wǎng)的接口，其具有較大的適應(yīng)性和靈活性，對(duì)于不同的接口可以采用不同的處理方式。

萬(wàn)兆以太網(wǎng)針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型(局域網(wǎng)、城域網(wǎng)以及廣域網(wǎng)等)，可以提供不同的網(wǎng)絡(luò)接口。對(duì)于局域網(wǎng)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的需要，提供多模光纖，可以達(dá)到300 m 的支持距離;針對(duì)城域網(wǎng)，可以提供1 550 mm 的單模光纖，其支持距離可以達(dá)到40 km。對(duì)于廣域網(wǎng)而言，其可以提供OC－192C 的廣域網(wǎng)PHY，其支持距離最低可以達(dá)到70 km，最遠(yuǎn)可以100 km。因此從傳輸距離而言，萬(wàn)兆以太網(wǎng)完全適用于高速公路機(jī)電系統(tǒng)。

2 萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景

萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)行的實(shí)際情況的有效反饋和傳輸，而且還可以便于相關(guān)工作人員對(duì)交通費(fèi)用、肇事逃逸等違法行為的警示和震懾。此外，還便于及早的發(fā)現(xiàn)交通事故，掌握高速公路的整個(gè)路況。因此，可以說(shuō)萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，具有十分重要的意義和作用，對(duì)于更好的發(fā)揮高速公路機(jī)電系統(tǒng)的重要作用極為重要。

2.1 數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器群組網(wǎng)絡(luò)中作為寬帶匯聚

目前的文件和數(shù)據(jù)服務(wù)器所需要的數(shù)據(jù)帶寬的發(fā)展空間是十分廣闊的，一個(gè)高性能的文件管理其可以管理多個(gè)千兆位的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，而且由于其采用了優(yōu)化的系統(tǒng)軟件和加速的網(wǎng)卡硬件，并可以較容易的占用所有接口卡中的帶寬。這種巨大的處理能力，可以使得高性能的網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到極限。萬(wàn)兆以太網(wǎng)的應(yīng)用，可以滿足高級(jí)應(yīng)用對(duì)于原始帶寬的不斷增長(zhǎng)的需求，提高對(duì)于復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理能力。因此，將當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)升級(jí)到萬(wàn)兆以太網(wǎng)在服務(wù)質(zhì)量以及提高高速公路機(jī)電系統(tǒng)的管理效率上都有著極為重要的意義和作用。

2.2 強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和低廉的構(gòu)建成本在機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在高速公路的機(jī)電系統(tǒng)中，高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)以及高速公路的通信系統(tǒng)需要處理較為龐大的數(shù)據(jù)。監(jiān)控系統(tǒng)主要作用是對(duì)本路段的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合和收集，并對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行先關(guān)的處理和顯示，對(duì)外場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而提高路網(wǎng)運(yùn)行的利用效率和安全性;高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)的主要作用就是對(duì)本路段的電腦收費(fèi)進(jìn)行有效的管理，并完成車(chē)輛通行費(fèi)的征收工作;高速公路的通信系統(tǒng)，可以有效為監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)的圖像和收費(fèi)數(shù)據(jù)提供相關(guān)的傳輸通道，此外，還可以提供相關(guān)的業(yè)務(wù)電話和電話指令等。

就高速公路監(jiān)控系統(tǒng)而言，目前監(jiān)控視頻信號(hào)多通過(guò)光纜傳輸至就近收費(fèi)站，然后通過(guò)通信SDH 系統(tǒng)上傳至監(jiān)控中心。但是SDH 系統(tǒng)總帶寬普遍最大為2.5G(STM－16 級(jí)別)，而目前監(jiān)控?cái)z像槍高清化已是趨勢(shì)，其實(shí)時(shí)顯示時(shí)占用帶寬約為6～8 M，當(dāng)傳輸終端距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)且傳輸監(jiān)控圖像路數(shù)較多時(shí)，易出現(xiàn)帶寬不足導(dǎo)致圖像顯示延時(shí)或停滯的現(xiàn)象。而萬(wàn)兆網(wǎng)的帶寬容量是其四倍，采用萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)能比SDH 系統(tǒng)傳輸更多路監(jiān)控圖像，其好處是不言而喻了。

就高速公路收費(fèi)系統(tǒng)而言，其收費(fèi)數(shù)據(jù)目前是通過(guò)通信系統(tǒng)提供的10/100 Mbps 傳輸通道上傳至收費(fèi)數(shù)據(jù)中心，但如今收費(fèi)軟件的功能越來(lái)越多，部分省份已實(shí)施防逃費(fèi)功能，使用高清卡口還原車(chē)輛行駛路徑，并在車(chē)輛繳費(fèi)時(shí)調(diào)用其抓拍圖像，這些圖像數(shù)據(jù)大大增加了收費(fèi)數(shù)據(jù)的容量，從而使10/100 Mbps 傳輸通道的帶寬不滿足需求。而通過(guò)萬(wàn)兆以太網(wǎng)傳輸收費(fèi)數(shù)據(jù)則完全不會(huì)出現(xiàn)帶寬不足的問(wèn)題，可以支撐收費(fèi)軟件實(shí)現(xiàn)更多的功能。

就高速公路通信系統(tǒng)而言，其主要功能是為監(jiān)控圖像和收費(fèi)數(shù)據(jù)提供穩(wěn)定的傳輸通道，并為程控交換機(jī)提供通信鏈路實(shí)現(xiàn)通話功能，但這些功能萬(wàn)兆以太網(wǎng)也完全可以實(shí)現(xiàn)。上述已經(jīng)說(shuō)明了監(jiān)控圖像和收費(fèi)數(shù)據(jù)可以通過(guò)萬(wàn)兆以太網(wǎng)傳輸，且能提供更為優(yōu)越的功能，而利用IP 電話或語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)技術(shù)也可替代程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)通話功能。綜上所述，萬(wàn)兆以太網(wǎng)完全可以替代通信系統(tǒng)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用。而從構(gòu)建成本而言，則萬(wàn)兆以太網(wǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通信系統(tǒng)，這也是在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中應(yīng)用萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)的最大好處。

高速公路的機(jī)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行是有效提高高速公路的服務(wù)水平和投資回收效率的一個(gè)極為重要的保障，因此必須高度重視高速公路機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)一步深入發(fā)展和自我完善。綜合來(lái)看，高速公路機(jī)電系統(tǒng)需要較為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，萬(wàn)兆以太網(wǎng)在公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，無(wú)疑可以極大的提高圖像和數(shù)據(jù)處理能力，更好的保障機(jī)電系統(tǒng)的高效率運(yùn)行，同時(shí)節(jié)約建設(shè)成本。萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以更好的完善我國(guó)高速公路機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的需要，適應(yīng)該系統(tǒng)的復(fù)雜性特點(diǎn)和高速公路系統(tǒng)路網(wǎng)的增加和聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用的提高等，因此，管理者必須致力于推動(dòng)萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)在高速公路機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用。

3 結(jié) 語(yǔ)

萬(wàn)兆網(wǎng)技術(shù)的顯著優(yōu)越性、靈活度的適應(yīng)能力和低廉的構(gòu)建成本可以更好的推動(dòng)高速公路機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。

［1］AshokMadanahalu.以太網(wǎng)建設(shè)新高速公路［J］.中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶，2000，(26):26.

［2］佚名.高速公路通信網(wǎng)新技術(shù)探索——萬(wàn)兆ERRP +軟交換語(yǔ)音技術(shù)［J］.中國(guó)交通信息產(chǎn)業(yè)，2005，(2):102－104.

［3］張瑩瑩.萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì):更要求確保高帶寬傳輸［J］.智能建筑與城市信息，2012，(3):64－65.