高速公路機電工程通信系統(tǒng)技術探討

曹志鵬

山西交投高新高速公路管理有限公司 山西晉城 048000

近年來，隨著科學技術水平的不斷發(fā)展，我國在具體建設通信技術方面也取得了一定的成果。通信系統(tǒng)的技術水平?jīng)Q定了高速公路機電工程的運行效率。通信系統(tǒng)的技術升級和改造成為提升高速公路運營和管理效率的重要手段。現(xiàn)階段我國高速公路通信系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)技術正處于不斷成熟完善的建設進程中，并朝向數(shù)字化與信息化方向發(fā)展，為此，相關部門應當積極探究高速公路通信系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)化的策略，實現(xiàn)優(yōu)勢整合，助力我國交通事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 通信系統(tǒng)的構成

高速公路通信系統(tǒng)主要由以下幾部分構成：數(shù)字傳輸系統(tǒng)（含光傳輸設備、光纖管道及通信光纜）、電話軟交換系統(tǒng)、通信電源設備、網(wǎng)管系統(tǒng)。其中數(shù)字傳輸系統(tǒng)主要由骨干和業(yè)務接入傳輸網(wǎng)組成，能為收費、監(jiān)控、辦公OA業(yè)務的數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的傳輸通道并支持多種數(shù)據(jù)格式，如視頻、語音和圖像等。電話軟交換系統(tǒng)能夠搭建內(nèi)部語音通信網(wǎng)絡，并能接入運營商的外線電話。通信電源設備能夠為光傳輸設備提供穩(wěn)定可靠的電源，同時還配置了蓄電池組，能在停電的情況下繼續(xù)為通信系統(tǒng)設備提供可靠的供電。網(wǎng)管系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測通信系統(tǒng)設備的運行情況，并在設備出現(xiàn)問題的時候記錄相關告警信息，為通信設備的維護維修提供便利和幫助[1]。

2 高速公路通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國高速公路建設規(guī)模龐大，因此通信系統(tǒng)的建立也需要一個龐大的系統(tǒng)。而如此龐大的系統(tǒng)如果僅僅進行單個區(qū)域的通信系統(tǒng)設置，各個公路段的信息無法實現(xiàn)共享，那么對于信息的分析與利用就需要耗費更多的經(jīng)濟投入且無法實現(xiàn)全方位的信息共享。因此，實踐中為了避免上述情況發(fā)生，我國高速公路通信系統(tǒng)的建立需要進行統(tǒng)一化的設置管理。在統(tǒng)一化的設置下，各個系統(tǒng)的操作相同，另外根據(jù)高速公路所在路段的不同可以進行進一步的分級管理，且大系統(tǒng)下由數(shù)個不同的小系統(tǒng)組成。在資源搜集或者調(diào)配的過程中，只需要通過網(wǎng)絡中不同地區(qū)的切換就能夠完成信息的收集與管理。在當今時代的發(fā)展形式下，互聯(lián)網(wǎng)、智能系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的結合才能夠滿足我國經(jīng)濟建設的需求[2]。

3 通信系統(tǒng)技術要求

3.1 視頻監(jiān)控圖像的傳輸

高速公路通信系統(tǒng)一個重要業(yè)務內(nèi)容為上傳視頻監(jiān)控圖像。由于高速公路干線及收費站監(jiān)控攝像機數(shù)量眾多，時刻都在產(chǎn)生海量的視頻圖像數(shù)據(jù)。視頻監(jiān)控圖像的傳輸對傳輸通道的穩(wěn)定性及帶寬要求極高，網(wǎng)絡延遲或丟包率高，會造成上傳圖像出現(xiàn)花屏、卡頓等問題，無法滿足實際工作需要。

3.2 收費數(shù)據(jù)的傳輸

高速公路通信系統(tǒng)另一個核心業(yè)務是收費數(shù)據(jù)的上傳。在高速公路運營生產(chǎn)過程中，不僅會產(chǎn)生海量的圖像數(shù)據(jù)，還會生成大量的收費數(shù)據(jù)。收費數(shù)據(jù)的傳輸對傳輸通道的穩(wěn)定性要求較高，網(wǎng)絡不穩(wěn)定會造成收費數(shù)據(jù)無法及時上傳等問題。

3.3 語音業(yè)務傳輸

高速公路的語音業(yè)務主要運用電話軟交換設備。在日常工作中，各收費站、路段管理中心、省中心的工作人員，經(jīng)常需要使用內(nèi)線電話來進行溝通交流、匯報工作。語音業(yè)務的傳輸對傳輸通道的帶寬的要求很低，但需利用IP通道進行傳輸。如果在高速公路行駛的過程中，車輛所載人員處于斷網(wǎng)狀態(tài)，那么就會對其生活與工作產(chǎn)生極大的不便。因此，必須建立起一套完整的機制，對高速公路中工作人員的語音通信狀態(tài)予以保持和暢通[3]。

4 高速公路機電工程通信系統(tǒng)技術分析

4.1 SDH技術

SDH作為同步數(shù)字體系，是根據(jù)不同速率的數(shù)字信號的傳輸而提供相應等級，進而形成的信息結構，主要采用的是復用方法與映射方法。傳統(tǒng)的高速公路通信系統(tǒng)最常采用的網(wǎng)絡技術為PDH技術，即準同步數(shù)字體系系統(tǒng)，而SDH技術則是基于PDF技術衍生而來，并逐漸成為目前我國高速公路通信系統(tǒng)中最為常見且有著廣泛的應有范圍的網(wǎng)絡技術。SDH技術的工作原理是借助同步數(shù)字體系將高速公路運行期間的大量數(shù)據(jù)傳遞至同一主機系統(tǒng)進行專業(yè)化處理，在結合不同方面的需求將這些信息進行多向化傳輸。在組成結構方面，SDH同步數(shù)字體系較為復雜，不僅包括主機系統(tǒng)，還包括有與之配套的各類通信設備，運營管理難度較大[4]。

4.2 ATMOVERSDH技術

同步數(shù)字體系（SDH）應用范圍比較廣泛，主要特點為同步復用、傳輸透明性高、高速大容量傳輸、性能穩(wěn)定以及運行可靠等特點，而且與現(xiàn)有網(wǎng)絡完全兼容。ATM作為通信技術的主流技術，能滿足高速數(shù)據(jù)傳輸、視頻會議、遠程辦公等業(yè)務需求。運用SDH傳輸ATM信息，具有成本低、傳輸速度快等特點?？梢哉fATMOVERSDH技術的應用，使通信系統(tǒng)的效能得到發(fā)揮，提高了系統(tǒng)工作效率，保障了高速公路運營、管理和維護的順暢運行。

4.3 自動交換光網(wǎng)絡技術

自動交換光網(wǎng)絡技術作為常見的信息處理技術，在高速公路機電工程中的應用主要是推動和輔助信息系統(tǒng)的運行。特別是借助該技術具有強大的篩選和排查功能，能夠實現(xiàn)對整個高速公路復雜交通情況的自動搜索并進行主動的甄別與篩查，及時發(fā)現(xiàn)問題，幫助工作人員在最短時間內(nèi)解決問題。

4.4 分組傳送網(wǎng)技術

分組傳送網(wǎng)技術是在IP業(yè)務和底層光傳輸介質之間增加一個層面，以分組業(yè)務為核心，并提供其他輔助性業(yè)務。在技術應用中，要合理設置底層介質，以確保信息流傳輸?shù)母咝浴７纸M傳送網(wǎng)技術的操作空間較大，與上下層的關聯(lián)性不大，在運行中可以多設置一個層面。但在操作空間時，要嚴格依照操作標準，維持系統(tǒng)結構的穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)功能得到高效發(fā)揮。分組傳送網(wǎng)技術的使用成本較低，同時具有光傳輸?shù)膬?yōu)良特性，具有較好的可用性和可靠性，以及較高的安全性。

4.5 數(shù)字程控交換技術

數(shù)字程控交換技術是一個進行語音交換的平臺電話交換系統(tǒng)。高速公路機電工程中的電話交換系統(tǒng)一般分為兩個級別，一個一級交換中心是設置在省級通信中心，二級交換中心實現(xiàn)的是所轄范圍內(nèi)終端話務的交換和市話交換的業(yè)務。從整體上而言，我國綜合國力的提升，其中與高速公路的發(fā)展有著密切的關聯(lián)，但是高速公路的發(fā)展其中存在的問題也比較突出，特別是信息技術發(fā)展方面的問題，組網(wǎng)的建設是整個系通信系統(tǒng)中的一個重要問題。面對這種情況，進一步優(yōu)化高速公路機電工程通信系統(tǒng)技術在高速公路中的應用非常重要[5]。

4.6 OTN技術

伴隨著科學技術不斷發(fā)展，OTN技術得到了廣泛應用，其在高速公路通信系統(tǒng)方面的應用可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡結構的全新設置，利用節(jié)點機作為基礎實現(xiàn)各種業(yè)務的連接，通過語音的形式就可以實現(xiàn)業(yè)務的傳輸，而通過數(shù)據(jù)接口和網(wǎng)絡接口進行數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸。高速公路通信系統(tǒng)方面的各種設備都可以和周邊最近的節(jié)點機實施連接，以此種方式實現(xiàn)信息的采集以及發(fā)布，通過OTN技術的有效應用可以進一步完善高速公路通信系統(tǒng)的建設。以OTN技術為基礎的高速公路通信系統(tǒng)充分融合了傳統(tǒng)SDH技術以及WDM技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)了更加靈活、更加可靠、大容量以及大顆粒的傳輸，在實際應用中可以大大提升具體業(yè)務調(diào)度的靈活性，能夠進一步提升管理性能，可以實現(xiàn)完善的保護方式。

4.7 IP技術

該技術是有關無連接分組通信協(xié)議的技術。IP技術的誕生與蓬勃發(fā)展得益于互聯(lián)網(wǎng)時代下信息技術的迅速發(fā)展，在這一背景之下，IP技術迎來了巨大的發(fā)展機遇與十分廣闊的發(fā)展前景。IP技術具有較高的兼容性，其具有的高度靈活性、技術先進性與超強拓展性使其廣受數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務的歡迎，并逐漸成為各行業(yè)之間信息交流的主要方式。在高速公路通信系統(tǒng)中，IP技術能夠滿足信息傳播的各項音視頻功能需求，簡單便捷的實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的清晰交互。

5 完善通信系統(tǒng)的措施要點

5.1 擴展高速公路網(wǎng)絡技術應用深度

想要保證高速公路機電工程通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要有相應的網(wǎng)絡技術支撐。這種情況下，相關部門需要再重視這個方面的基礎上，大力發(fā)展高速往高速公路網(wǎng)絡技術。在這個方面不僅需要投入一定的人力，物力與資金，更加需要。明確發(fā)展方向明確，發(fā)展方向，制定發(fā)展目標。另外再加強新網(wǎng)絡技術應用的過程中，還需要注重內(nèi)部信息系統(tǒng)的建設，確保能夠為高速公路通信系統(tǒng)的發(fā)展提供一定的支持。

5.2 有效提升通信系統(tǒng)網(wǎng)絡技術水平級

由于我國高速公路建設缺乏統(tǒng)一規(guī)范標準，在宏觀調(diào)控上，要充分利用宏觀指導的作用，把管理的重點放在各地區(qū)資源配置上，合理規(guī)劃各地區(qū)的高速公路投資比重，在此基礎上，進一步統(tǒng)一規(guī)范標準。同時，管理部門要發(fā)揮系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)字化建設的統(tǒng)籌功能，力求從宏觀規(guī)劃上，進一步提升數(shù)字化建設的整體性和協(xié)調(diào)性，設置外來網(wǎng)絡的安全門檻，保護系統(tǒng)運行的安全性。最后，管理部門要發(fā)揮監(jiān)督職能，制定設備引進管理機制，避免壟斷現(xiàn)象的發(fā)生，確保通信系統(tǒng)配置合理、高效，從而提高配置利用效率。

5.3 合理建設傳輸網(wǎng)絡

高速公路機電工程通信系統(tǒng)技術運用過程中，需要重視構建完善的傳輸網(wǎng)絡，同時確保架構滿足實際需求。高速公路通信系統(tǒng)架構建設過程中，要充分發(fā)揮相應通訊技術、網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，最大程度發(fā)揮通信系統(tǒng)技術所具有的優(yōu)勢來增強整個通信系統(tǒng)的性能。除此之外，要充分考量到各方面因素對于系統(tǒng)造成的影響，對于故障進行全方位排查，能夠為通信系統(tǒng)技術的具體應用、信息傳輸效率的提升提供基礎保障。

5.4 重視通信系統(tǒng)保養(yǎng)和維護

高速公路機電工程通信系統(tǒng)運行過程中，系統(tǒng)保養(yǎng)和維護是確保高速公路運營的重要環(huán)節(jié)。管理人員每天通過網(wǎng)管系統(tǒng)，對通信系統(tǒng)傳輸設備的運行狀態(tài)進行巡查。主要查詢各設備的告警信息以及光纖鏈路的衰耗是否處于正常值，對于發(fā)現(xiàn)的問題需及時進行維修。管理人員定期對機房內(nèi)的通信系統(tǒng)設備進行維護。主要包括設備的除塵，整理線纜及標簽，檢查設備運行狀態(tài)及接地是否正常，檢查通信電源設備在市電停電情況下是否能夠正常工作等。

5.5 構建完善的信號控制體系

當前，信號控制系統(tǒng)處于廣泛使用狀態(tài)，具有較大的運行規(guī)模。然而，信號控制系統(tǒng)運行程序完善效果不佳。相關研發(fā)人員應開展信號控制系統(tǒng)的研發(fā)工作，為信號控制體系的有序運行提供技術保障。現(xiàn)階段，國內(nèi)研發(fā)人員處于專業(yè)性發(fā)展階段，應加強通信技術人才培養(yǎng)，制定人才出國學習的有效方案，提升通信技術人才的培養(yǎng)力度，增強信號控制研發(fā)的可行性。

6 結語

綜上所述，目前我國高速公路通信系統(tǒng)已經(jīng)基本上實現(xiàn)了從單線路到網(wǎng)環(huán)境的轉變，聯(lián)網(wǎng)技術也進行了一定的創(chuàng)新，特別是近些年，數(shù)字云、物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)等的發(fā)展，極大程度的促使了高速公路機電工程通信系統(tǒng)的發(fā)展與優(yōu)化。在國家大力提倡建設高速化交通的基礎上，優(yōu)化高速公路通信系統(tǒng)與聯(lián)網(wǎng)技術能夠推進我國交通事業(yè)的長足發(fā)展。