通信设备在高速公路的应用

摘要：本文根据浙江省高速公路通信系统实际情况，介绍了高速公路通信系统特点、功能及组网构成，重点描述通信系统的一体化解决方案，并介绍了其他主要业务接入种类。

关键词：SDH接入网交换机

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

随着国民经济和社会的发展，高速公路作为拉动经济发展的大动脉，已处于高速建设和发展的时期。为了充分发挥高速公路的效益，必须完善与高速公路配套的机电工程，即通信系统、收费系统和监控系统。在三大机电项目中，通信系统主要为运营管理及监控、收费系统提供传输平台。但传统上，人们往往重视收费和监控而忽视了通信系统的建设，殊不知高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统，它要实现监控系统和收费系统的数据、话音和图象等信息准确而及时的传输，要保持高速公路管理部门之间业务联络通信的畅通，并要为高速公路内部各部门与外界建立必要的联系。因此通信系统是实现高速公路现代化管理必不可少的基础设施。

一、高速公路联网通信系统特点

1.服务对象主要是高速公路各级管理部门、沿线服务机构和上级主管机关，以内部专用为主，同时也为运输、物流、电信提供信息服务或线路租用。

2.需要传输的媒体种类繁多，如文本、语音、图像、数据、视频、定位信号等，并且采用有线通信和无线通信两种通信方式，以有线通信方式为主。

3.各种通信业务性能要求不一，如视频信号的清晰性、语音信号的实时性、控制指令和报警信号的可靠性、收费数据的连续性等。

4.监控、收费和管理系统多种业务直接相关联，并且每天24小时全天候工作，要求通信系统的硬件性能稳定、软件运行高效。

5.各级通信网络职能不一，相互访问权力各异，对外通信有严格的保密性，并有良好的数据备份和有效的防护措施。

二、高速公路通信系统功能

高速公路通信系统进目的在于支持高速公路信息管理、集中监控和联网收费等业务的传送，进而提高高速公路运营效率、管理水平和安全保障能力。

1.对信息管理系统的支持。高速公路管理机构一般采用分层模式，可划分为四级行政机构，即高速公路省结算中心、高速公路管理中心（总中心）、高速公路管理处（分中心））和高速公路管理站（收费站），这些部门分布在不同区域，联网通信系统必须对各级管理业务进行有效的支持。

2.对联网收费系统的支持。联网通信系统应支持收费数据、图像和控制信号等信息在相关收费、清分机构与合作银行、物流站场之间进行实时而准确地传送，同时提供统一的网络平台和通信接口，以实现联网收费系统内外各种媒体信息的处理。

3.对集中监控系统的支持。集中监控系统的外场设备与监控机构距离较远，而且监控车辆行驶速度快，要求对异常信息处理应及时有效；集中监控外场设备也较普通监控系统多，多种媒体信息的上传与下载都要求联网通信系统能够有效地分配传输线路。

三、高速公路通信系统构成

高速公路通信系统应建立在以下原则的基础上：

1.技术开放性，便于通信网络的扩展及今后新技术的发展应用；网络的开放性，便于与现存的各种网络的互联互通，形成规模经营；

2.网络的可靠性，系统的设计及设备的应用具有先进、可靠的技术保证。高速公路通信系统是包含语音、数据、图像多种应用业务的通信网络，在网络中，大量采用光纤通信技术，技术起点上比较高，大容量的的SDH光纤数字传输设备已经得到了应用，光纤综合业务接入网，提供多业务的接入，可以实现语音、数据、图像三种业务的统一。

3.多业务:高速公路通信网的最大特点就是多业务，语音业务包括公务电话BT、指令电话CT、紧急电话ET，非话音业务的传真业务FAX，数据业务包括局域网的互连、外场交通监控数据采集及控制，图像业务包括监控图像的传输等等，实现多业务的网络合一优化了网络结构、方便网络的维护、提高网络的利用率及节省投资成本。

4.光纤化程度高:沿高速公路敷设的光缆，收费站、管理处、管理中心采用光纤通信设备使高速公路通信网具备较高的光纤化程度，可以满足现在及未来通信业务的需要。

5.数字图像传输:模拟图像的远距离传输不能充分利用光纤的有效带宽，将占用较多的光纤及使用多套传输设备，既浪费投资，图像监控效果又不是十分理想。图像的数字化压缩及传输提高了图像传输的质量，解决了图像的监控效果，同时节约了所占用的光纤，适合高速公路通信远距离的图像监控应用。数字图像有可能会取代模拟图像成为高速公路图像监控的一种新技术。

6.可靠性高 :高速公路通信网应具备较高的可靠性，关键设备及部件应为主备方式，网络应具备较强的自愈能力，故障自动隔离，保护倒换迅速，不影响正在运行的业务，能够适合各种不同的恶劣环境应用。

7.技术先进:高速公路通信网的数字程控交换机、SDH光传输设备、光纤接入网、数字图像压缩、智能通信电源，采用了现代通信及计算机的最新技术和成果，技术上领先其它的专用通信网。

8.扩展性好:高速公路通信网既要考虑目前的业务需求，又要满足将来电信开放的发展趋势对业务不断增长的需求，在不增加太多的成本的情况下，应具有良好的可扩展性。分布式的网络结构、模块化的系统设计是容量扩展的最好方式，数字化、智能化为增加新业务带来了便利的途经。

9．开放性：高速公路通信网应是开放性的网络。目前高速公路是分段建设，各段采用的通信设备都不相同，但应该满足一定的标准，才能为今后整个网络的联网作准备。网络的开放性还有利于高速公路专用通信网与电信公网联网。

10.集中网管：网络的集中管理给高速公路通信网的正常运行及维护带来了极大的便利，维护人员在管理中心，通过管理终端对各种通信设备进行配置管理、故障管理、维护管理、性能管理和安全管理，大大提高了网络管理的效率。

11.组网灵活：高速公路通信网的网络结构应是灵活多样的，对于单条高速公路来说，一般组成链型网络，对于全省的高速公路通信网络，环型结构是很好的一种选择，高速公路通信还应该具有十字型、T型等复杂的组网结构。

四、高速公路通信系统一体化解决方案

根据高速公路机电项目的特点，提出一体化的解决方案：SDH+交换+接入网的解决方案。利用现有通信设备的SDH 产品灵活的组网方式，可以为高速公路通信网组建多种结构的业务传送平台；数字程控交换机有强大的处理功能，丰富的业务功能和灵活多样的组网能力，除能满足普通PSTN网和N-ISDN网的组建需要外，还能适应SDH光传输、N0.7号信令网、电信管理网和智能网建设的需要；综合接入网系统顺应信息技术的网络发展将语音、数据、图像三种技术融合做到"三网合一"，向集中的业务节点与开放型、分布式、一体化接入网相结合的方向发展。高速公路通信系统组网结构包括干线传输网和内置传输网，其中干线传输网主要由各个管理分中心和管理中心组成；内置传输网由各个收费站组成。

1．干线传输网。干线传输主要为了实现高速公路的全程联网，各个分中心之间及与总中心之间的业务交流。其中分中心之间主要业务为BT电话业务（通过各个分中心之间直接NO7链路，或通过总中心汇接）；分中心与总中心主要业务为收费数据和图像、监控数据和图像、隧道数据和图像及电视会议数据等。

（1）链型网。根据高速公路长链状的特点，在沿线的各个城市中建立收费管理分中心，每个分中心管理数个收费站。各分中心可采用SDH光传输设备组成链型网，传输速率为 STM-1、STM-4或STM-16。每个分中心设置数字程控交换机和及接入网的OLT。

（2）环型网。有些高速公路是呈环型状，可以采用SDH光传输系统155/600/2500M构成环型网。

（3）混合型网。根据高速公路现场情况，可以利用SDH 光传输系统组成复杂的混合型网络结构。

2．内置传输网。在通信分中心设置OLT，各个收费站设置ONU；根据高速公路线路特点，利用SDH-155/622/2500隔站跳接成环。

五、高速公路的业务接入

在这里以接入网的结构说明高速公路的业务接入。高速公路通信业务主要由话音、数据和图像三种业务组成。

1．电话业务的接入。高速公路电话业务包括业务电话BT、指令电话CT及传真FAX，由交换机及接入网来完成这些业务。

2．数据业务的接入。高速公路的数据业务包括：收费数据：从收费站上传至分中心的收费数据。从分中心到中心和省结算中心的收费数据；管理数据：从分中心下达至收费站的费率、时钟、收费员工号口令等管理数据；路面监控数据：由车辆检测器、能见度探测器等外场设备产生的上传至分中心的监控数据，由控制中心下达至可变情报板、交通灯等外场设备的控制数据等。

收费数据和管理数据可通过收费站与分中心的局域网互连进行传送。接口可采用接入网2M、EF、2B+D、RS232、RS485等数字数据接口。

利用ONU和OLT设备2M传输数据业务，随着通信技术的发展，现还可以利用SDH传输设备的EF端口组成IP网进行传输。

路面监控数据可通过接入网的2/4线音频、V.24、V.28等接口传送。利用接入网设备的RS232和RS485端口进行传输，为了维护和扩展的需要，还可以利用串口服务器将所有外场设备数据汇集，利用SDH传输组成的IP网络进行传输。

3．图像业务的接入

收费车道、收费亭、收费广场及关键路面采集的图像均采用模拟视频信号方式传送至收费站监控室。在收费站至收费中心远距离图像传输可采用数字技术，利用数字压缩编码方式MPEG-2或者H.261，可以将收费站监控室上传的图像压缩编码，在SDH传输系统上传送至分中心监控室，经解码后还原成图像，实施对全线高速公路的图像监控，实现图像与语音、数据"三网合一"功能。

如图所示（监控图像传输通道示意图）

收费站和分中心之间由于距离往往不是很远，还可以利用视频服用光端机将收费站所有视频信号服用为一路或二路，然后利用光缆传输至分中心。

分中心与总中心往往由于距离较远，将视频信号利用编码器压缩编码成2M或IP信号，利用通信系统SDH设备中的2M或IP端口传送至总中心；在总中心使用解码器进行解码还原。

六、总结

综上所述，光纤接入网作为多业务应用适合高速公路通信网的业务接入，SDH光传输系统灵活的组网方式适合高速公路骨干网及内置传输网。未来的高速公路通信网络，将是以ATM/SDH系统构成的宽带网络，提供宽带的通信，实现多种业务的宽带接入。数字图像技术也将会在高速公路图像监控中得到广泛应用。新时期的高速公路通信系统的建设应充分考虑网络整体结构，适应标准化、宽带化、集约化的发展趋势，基于目前的网络状况，综合考虑计算机网、电话网融合的趋势，利用SDH网络，使网络从综合成本、效益与效率、网络可拓展性等诸多层面适应新时期的发展趋势，在此基础上，全面提高网络的业务能力。

参考文献：《交通工程设计理论与方法》马荣国 杨立波 编著

《公路工程质量检验评定标准机电工程技术手册》翁小雄 主编

《杭新景高速公路机电工程施工图设计》浙江省交通科学设计院

作者简介：周发岗（1975.11出生）、男、籍贯（浙江淳安）、现任浙江省邮电工程建设有限公司（邮编310020）项目经理职务、工程师职称、学士学位、研究方向（项目管理）。