高速公路通信系統(tǒng)新技術(shù)要點(diǎn)及發(fā)展

潘建西

（廣西交通投資集團(tuán)柳州高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司，廣西 柳州 545000）

0 引 言

21世紀(jì)，隨著通信系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，高速公路的運(yùn)行狀況更易得到監(jiān)控，收費(fèi)服務(wù)系統(tǒng)更加便利親民，各管理部門之間的聯(lián)系與協(xié)作也更加周密。因此，將探討高速公路通信系統(tǒng)新技術(shù)的要點(diǎn)、發(fā)展概況以及其余相關(guān)內(nèi)容。

1 高速公路通信系統(tǒng)概念及運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 高速公路通信系統(tǒng)的概念

高速公路信息系統(tǒng)在高速公路交通建設(shè)中占據(jù)十分重要的地位，通常與高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)配合，承擔(dān)著將各類信息和數(shù)據(jù)疊加并傳輸?shù)椒?wù)樞紐的責(zé)任，如語音消息、視頻、收費(fèi)數(shù)據(jù)以及高清關(guān)卡圖像等。高速公路通信系統(tǒng)包括傳輸網(wǎng)管系統(tǒng)、光纖數(shù)字系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。這三層系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)連結(jié)和交互，使高速公路的運(yùn)行與管理暢通便捷，完善了高速公路的部門銜接體系。

1.2 國(guó)內(nèi)高速公路通信系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

首先，信息技術(shù)的不斷擴(kuò)展，為高速公路通信系統(tǒng)的順利建設(shè)提供了強(qiáng)力支撐。當(dāng)前，高速公路通信系統(tǒng)是集合了語音、圖像、數(shù)據(jù)、文本以及視頻于一體的多媒體傳輸系統(tǒng)。高速公路的各運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)部門，有其專門的獨(dú)立通信系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)施，如對(duì)講電話和程控交換機(jī)等，部門之間互有聯(lián)通合作。但是，在現(xiàn)代化手段基本覆蓋高速公路通信系統(tǒng)的同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)作和管理方面仍存在問題，如電話占線難以接通、問題無法詳述、傳遞事件信息要點(diǎn)的速度拖沓以及不能及時(shí)反饋數(shù)據(jù)和圖像等。其次，很多高速公路通信系統(tǒng)的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)間較早，性能與壽命即將告罄，存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患，而部分相關(guān)人員未能及時(shí)了解情況進(jìn)行更換，導(dǎo)致設(shè)施長(zhǎng)期落后，影響通信過程。最后，通信系統(tǒng)中涉及的零部件與設(shè)備品牌多樣，型號(hào)復(fù)雜，通信設(shè)備的分布區(qū)域跨度大，各相關(guān)單位的工作模式又存在差別，導(dǎo)致排查與修護(hù)難度極大，給高速公路通信系統(tǒng)的健康運(yùn)行制造了潛在危機(jī)[1]。

2 高速公路通信系統(tǒng)的新技術(shù)要點(diǎn)

2.1 高速公路通信系統(tǒng)的線路鋪設(shè)

高速公路往往線路發(fā)達(dá)，里程較遠(yuǎn)，因此能夠有效對(duì)接數(shù)據(jù)。其中，適用于大間距通信站點(diǎn)的光纖通信線路在高速公路通信系統(tǒng)的線路鋪設(shè)中十分關(guān)鍵?，F(xiàn)階段應(yīng)用的光纖線路，大多是典型的長(zhǎng)波單模光纜傳輸形式，具有容量大、價(jià)格適中以及性能與壽命可靠等特點(diǎn)。高速公路上需設(shè)置有數(shù)量充足的監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控終端，以保證每段里程的數(shù)據(jù)都可得到統(tǒng)計(jì)與傳輸。高速公路上的通信系統(tǒng)還可以分化為由3個(gè)通信等級(jí)組成的程控?cái)?shù)字交換網(wǎng)。第一級(jí)是實(shí)現(xiàn)話務(wù)轉(zhuǎn)接與內(nèi)外網(wǎng)連接的通信總中心，第二級(jí)實(shí)現(xiàn)本級(jí)話務(wù)接續(xù)與本局外各類話務(wù)的轉(zhuǎn)接，第三級(jí)則滿足本局的話務(wù)通信需求[2]。

2.2 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的英文全稱為Automatically Switched Optical Network，可縮寫為ASON，是以光傳送網(wǎng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)交換傳送網(wǎng)。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路上數(shù)據(jù)資源的實(shí)時(shí)按需分配，將復(fù)雜信息結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，可進(jìn)行動(dòng)態(tài)劃分資源、高效保護(hù)與恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)篩選排查等智能工作，從而節(jié)省大量人力物力的投入。在高速公路光纜維護(hù)尚未普遍的情況下，ASON可緩解斷纖時(shí)業(yè)務(wù)信息輸出傳送不穩(wěn)定的突發(fā)現(xiàn)象。

2.3 分組傳送網(wǎng)技術(shù)

分組傳送網(wǎng)技術(shù)的英文全稱為Packet Transport Network，可縮寫為PTN，指在底層光傳輸媒介和IP業(yè)務(wù)之間設(shè)置一個(gè)以分組業(yè)務(wù)為核心和能秉承光傳輸優(yōu)勢(shì)并具有高效帶寬管理機(jī)制的層面。該層面能對(duì)高速公路上各種通信業(yè)務(wù)進(jìn)行明確分組，擴(kuò)大操縱范圍的空間廣度，并能充分保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、實(shí)用性以及完整性。在實(shí)現(xiàn)靈活配置與拓?fù)涞耐瑫r(shí)，它還支持信令、路由以及資源管理功能。

2.4 通用無線分組業(yè)務(wù)

通用無線分組業(yè)務(wù)的英文全稱為General Packet Radio Srvice，可縮寫為GPRS。GPRS是基于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，與PTN相仿，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高速處理，常通過數(shù)組分組的形式將資料傳送給用戶，具有登錄快捷和按照任務(wù)量進(jìn)行費(fèi)用結(jié)算等優(yōu)勢(shì)。例如，作為綜合性較強(qiáng)的高速公路通信系統(tǒng)，GPRS配有多個(gè)模塊，不同模塊具備不同類型的信息數(shù)據(jù)。它能在第一時(shí)間檢閱各層信息，使歷史信息更具可靠性，同時(shí)具有穩(wěn)定的連接性能和適應(yīng)性廣的編輯與刪除能力，能使遠(yuǎn)程信息在短時(shí)間內(nèi)得到操控與喚醒[3]。

2.5 其余應(yīng)用技術(shù)舉例

除上述要點(diǎn)與技術(shù)舉例，這里主要介紹3項(xiàng)高速公路通信系統(tǒng)的新技術(shù)模式。

異步傳輸模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）技術(shù)，即一種適用于局部網(wǎng)和廣域網(wǎng)的分組交換和復(fù)用技術(shù)，能夠支持富含圖像、聲音、數(shù)據(jù)以及音視頻等多元形式信息的高速傳輸工作。在高速公路上應(yīng)用這一技術(shù)，能夠使信息和數(shù)據(jù)在小型單位和規(guī)模不變的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行便捷交互，實(shí)現(xiàn)高速公路上的信息高速傳輸。

同步數(shù)字體系技術(shù)（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技術(shù)，官方定義為由不同速率的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，并提供相應(yīng)等級(jí)的信息結(jié)構(gòu)的技術(shù)體制，包括復(fù)用方法、映射方法以及相關(guān)的同步方法。高速公路上的SDH技術(shù)可以保證網(wǎng)管能力的強(qiáng)大，利用映射、定位以及復(fù)用3個(gè)步驟，使傳輸媒體把高速路上各種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備互相連接形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

無源光網(wǎng)絡(luò)（Passive Optical Network，PON）技術(shù)，即不含有源的電子設(shè)備之意。由PON所提供的帶寬既可接入未來網(wǎng)，滿足各類寬帶業(yè)務(wù)的需求趨勢(shì)，也能在管理開銷方面取得極好的應(yīng)用效果。PON的基本結(jié)構(gòu)為單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由局端的光線路終端、光分配網(wǎng)絡(luò)以及用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元3個(gè)層級(jí)組成。這樣的組成模式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)信道的高精準(zhǔn)控制與維護(hù)，也適用于各種速率信號(hào)的傳播。

3 高速公路通信系統(tǒng)新技術(shù)的功效和意義

3.1 提升收費(fèi)系統(tǒng)的工作效力

建設(shè)高速公路通信系統(tǒng)主要是為提升收費(fèi)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率。其中，收費(fèi)系統(tǒng)是高速公路長(zhǎng)期獲取經(jīng)濟(jì)收益并使高速公路良性運(yùn)行的一大支撐。新興通信技術(shù)應(yīng)用于收費(fèi)系統(tǒng)，可以節(jié)省大量人工消耗。利用通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)收費(fèi)終端的信息匯總并進(jìn)行迅速分析，能在很大程度上減弱該過程的復(fù)雜性和失誤率，并在有序合理的模式下優(yōu)化人員管理結(jié)構(gòu)，降低運(yùn)營(yíng)成本。

3.2 簡(jiǎn)化高速公路的管理項(xiàng)目

應(yīng)用新技術(shù)的高速公路通信系統(tǒng)，能夠快速管理和配置系統(tǒng)中的網(wǎng)元設(shè)備，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行重復(fù)加工，達(dá)到更高效的運(yùn)作水平。靈活的通信系統(tǒng)不僅支持基本的語音傳輸，還可以利用線上會(huì)議和視頻通話等新鮮業(yè)務(wù)模式進(jìn)行高速公路上的調(diào)度與指揮。例如，收費(fèi)對(duì)講調(diào)度系統(tǒng)、路面預(yù)警廣播系統(tǒng)、隧道報(bào)警系統(tǒng)以及指令電話系統(tǒng)等，都是高速公路新的管理方式，可及時(shí)順應(yīng)形勢(shì)，劃分明確的單位進(jìn)行規(guī)劃部署。

3.3 嚴(yán)謹(jǐn)及時(shí)地傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

新技術(shù)的投入使用能夠使得高速公路監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)互傳方便，對(duì)接時(shí)不卡頓、不拖沓。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)最重要的一點(diǎn)功能，是使高速公路管轄人員在調(diào)度時(shí)得到準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)確的信息支持，掌握道路畫面反映的實(shí)際交通狀況。這樣隨后采取的管理措施才能有效確保高速公路的暢通與安全。

3.4 兼顧經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益

高速公路通信系統(tǒng)不斷革新，通過智能化和自動(dòng)化信息傳送模式，良好地服務(wù)大眾，提升了高速公路的交通運(yùn)行和管理效率，為人們提供了舒適高質(zhì)的出行體驗(yàn)，也為交通道路建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極為可觀且完善的高速公路環(huán)境。最重要的是，系統(tǒng)化與網(wǎng)絡(luò)化的高速公路通信建設(shè)，對(duì)減少交通事故的發(fā)生起著至為關(guān)鍵的作用。高速公路各業(yè)務(wù)單位可以降低運(yùn)營(yíng)成本，削減不必要和復(fù)雜的管理環(huán)節(jié)，以急速傳送和詳盡分析的科技力量，代替信息處理緩慢和辦事效率低下的人工力量。高速公路通信系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)備多與互聯(lián)網(wǎng)和人工智能銜接，對(duì)高新技術(shù)的創(chuàng)新提出了考驗(yàn)，帶動(dòng)了第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中涉及研究項(xiàng)目、人員就業(yè)以及設(shè)備開發(fā)等相關(guān)內(nèi)容。

4 高速公路通信系統(tǒng)的發(fā)展前景

4.1 加強(qiáng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聯(lián)系

高速公路通信系統(tǒng)若想獲得長(zhǎng)期進(jìn)展，勢(shì)必要結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、各類網(wǎng)絡(luò)軟件以及高新信息傳輸設(shè)備，加強(qiáng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聯(lián)系。同時(shí)，要根據(jù)高速公路運(yùn)行的實(shí)際情況，著重建設(shè)局域網(wǎng)，打造一個(gè)堅(jiān)固的通信模式和通信平臺(tái)。例如，早期使用PDH傳輸系統(tǒng)，而隨著技術(shù)的更迭與普及，已實(shí)現(xiàn)了向SDH系列數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，在交換角度上逐漸具備了ISDN和SSP等業(yè)務(wù)，可替代線路擁擠的模擬交換機(jī)[4]。

4.2 養(yǎng)護(hù)維修工作需求加大

高速公路數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笈c任務(wù)量不斷增大，對(duì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性要求更高，使得網(wǎng)絡(luò)兼容性面臨挑戰(zhàn)。因此，需要相關(guān)單位具有靈活的業(yè)務(wù)處理能力與足夠的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)擴(kuò)展能力，并重視對(duì)日常通信網(wǎng)和通信設(shè)施的養(yǎng)護(hù)維修。目前，絕大部分簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)故障可以經(jīng)過自動(dòng)檢測(cè)進(jìn)行智能化修補(bǔ)。程序復(fù)雜的故障，必須由相關(guān)維修人員進(jìn)行診斷和整改。維修期間，工作人員應(yīng)盡量保持其他通信過程不受干擾，快速?gòu)?fù)原網(wǎng)絡(luò)。維修人員完成維修后應(yīng)定時(shí)巡檢，設(shè)計(jì)預(yù)防方案和處置措施，可對(duì)事故頻發(fā)和面臨歇工風(fēng)險(xiǎn)的具體通信環(huán)節(jié)蹲守養(yǎng)護(hù)[5]。

4.3 通信系統(tǒng)的智能趨勢(shì)日益明顯

所謂現(xiàn)代智能化，是指基本覆蓋和滿足各種人類自發(fā)行動(dòng)所能達(dá)到的一種屬性。這種屬性往往依托互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)以及AI等技術(shù)為需求介質(zhì)。高速公路通信系統(tǒng)作為現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一大重點(diǎn)，更加考驗(yàn)相關(guān)技術(shù)的智能水平。如何使通信系統(tǒng)綜合各部門工作人員的自主決策能力、思維與記憶能力、表達(dá)闡釋能力以及協(xié)調(diào)能力，是高速公路通信系統(tǒng)需繼續(xù)完善的主要任務(wù)。

5 結(jié) 論

綜上所述，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其他高新智能科技實(shí)力的提升，高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)還具有極大的提升空間。興建高速公路通信系統(tǒng)，不僅可使高速公路的運(yùn)行管理更加安全、可靠、穩(wěn)定、便捷，滿足群眾需求和國(guó)家治理目標(biāo)，而且是整體基礎(chǔ)建設(shè)邁向現(xiàn)代化、邁向世界前沿水平的一大舉措。在高速公路通信系統(tǒng)持續(xù)改善的進(jìn)程中，不僅要依靠互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)技術(shù)，也需要人工管理層進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)和輔助，以早日解決高速公路通信系統(tǒng)中存在的問題。