万兆网技术在高速公路机电系统的应用前景

2015-03-21林晓峰

黑龙江交通科技 2015年1期

林晓峰

(广东交通实业投资有限公司)

0 引言

高速公路机电系统在公路的管理工作中具有重要作用，机电系统的良好运行，可以更好的发挥高速公路设施的交通功能，统筹高速公路的数据管理，保障高速公路的投资回收、道路通畅十分重要。如何有效保障高速公路机电系统的有效管理和运营，一方面可以保证高速公路机电系统的可靠性，另外对于投资的有效控制也极为重要，这也是目前我国高速公路机电管理者长期研究讨论的一个课题。近些年来，随着我国科学技术的不断进步和发展，万兆以太网技术得到了较快的进步和发展，其在不远的将来势必会成为网络应用的主流，综合来看，推动万兆网技术在高速公路机电系统的应用极为重要，以下，笔者简要就万兆网的相关技术要点、高速公路机电系统的管理现状等方面对万兆网技术在高速公路机电系统的应用前景进行分析和探究。

1 万兆以太网(10GE)标准技术要点分析

1.1 “全双工”的工作模式

万兆以太网在在光纤中工作，而且只能够在“全双工”的模式下操作，这也就是说，万兆以太网不需要使用冲突探测协议，因此，可以说其具有较为灵活的使用条件，本身没有距离限制。万兆以太网极大的降低了网络的复杂性，可以拓展和兼容局域网，实现广域网，此外，对于更好的降低系统的费用，提供较为快捷、便利的数据业务。高速公路机电系统的有效运行需要较为庞大的数据业务支持，因此，可以说万兆以太网在高速公路机电系统领域中的应用潜力较大。

1.2 物理层特点

万兆以太网(10GE)局域以太网物理层的特点是，支持802.3MAC 全双工工作方式，允许以太网复用设备同时携带10 路1G 信号，帧格式与以太网的帧格式相一致，其工作速率甚至可以达到10 Gbps。10 Gbps 局域网中可以有效降低升级费用，低投入就可以升级到现有的局域网，而且可以实现与10/100/1 000 Mbps 的兼容，进而有效保证局域网的网络范围可以在40 km 范围之内。

万兆以太网广域网物理层的显著特点就是其所采用的帧格式为OC－192c，传输速率可以达到9.584 64 Gbps，因此，万兆以太网的广域以太网MAC 需要相一致的传输速率。当物理介质选用单模光纤，其传输距离可以达到300 km，当选用多模光纤，其传输距离可以达到40 km。此外，万兆以太网广域网物理层还有多种编码方式可供选择。对于高速公路机电系统而言，其覆盖范围十分广阔，对于数据的传输速度和更新速度都有一定的要求，而且10 Gbps 局域网的低升级费用，使其优越性更为显著，可以说，万兆以太网在高速公路机电系统中拥有广泛的应用前景。

1.3 接口方式

万兆以太网作为最新一代的宽带技术，其在接口类型的选择上多种多样。对于不同的网络接口，诸如局域网的接口、城域网的接口以及广域网的接口，其具有较大的适应性和灵活性，对于不同的接口可以采用不同的处理方式。

万兆以太网针对不同的网络类型(局域网、城域网以及广域网等)，可以提供不同的网络接口。对于局域网，可以根据数据中心的需要，提供多模光纤，可以达到300 m 的支持距离;针对城域网，可以提供1 550 mm 的单模光纤，其支持距离可以达到40 km。对于广域网而言，其可以提供OC－192C 的广域网PHY，其支持距离最低可以达到70 km，最远可以100 km。因此从传输距离而言，万兆以太网完全适用于高速公路机电系统。

2 万兆网技术在高速公路机电系统的应用前景

万兆网技术在高速公路机电系统中的应用，不但可以实现对交通运行的实际情况的有效反馈和传输，而且还可以便于相关工作人员对交通费用、肇事逃逸等违法行为的警示和震慑。此外，还便于及早的发现交通事故，掌握高速公路的整个路况。因此，可以说万兆网技术在高速公路机电系统中的应用，具有十分重要的意义和作用，对于更好的发挥高速公路机电系统的重要作用极为重要。

2.1 数据中心或服务器群组网络中作为宽带汇聚

目前的文件和数据服务器所需要的数据带宽的发展空间是十分广阔的，一个高性能的文件管理其可以管理多个千兆位的以太网网卡，而且由于其采用了优化的系统软件和加速的网卡硬件，并可以较容易的占用所有接口卡中的带宽。这种巨大的处理能力，可以使得高性能的网络容量达到极限。万兆以太网的应用，可以满足高级应用对于原始带宽的不断增长的需求，提高对于复杂数据的处理能力。因此，将当前的网络系统升级到万兆以太网在服务质量以及提高高速公路机电系统的管理效率上都有着极为重要的意义和作用。

2.2 强大数据处理能力和低廉的构建成本在机电系统中的应用

在高速公路的机电系统中，高速公路监控系统、高速公路收费系统以及高速公路的通信系统需要处理较为庞大的数据。监控系统主要作用是对本路段的交通数据进行有效整合和收集，并对所收集到的数据进行先关的处理和显示，对外场设备进行有效的控制，进而提高路网运行的利用效率和安全性;高速公路的收费系统的主要作用就是对本路段的电脑收费进行有效的管理，并完成车辆通行费的征收工作;高速公路的通信系统，可以有效为监控系统和收费系统的图像和收费数据提供相关的传输通道，此外，还可以提供相关的业务电话和电话指令等。

就高速公路监控系统而言，目前监控视频信号多通过光缆传输至就近收费站，然后通过通信SDH 系统上传至监控中心。但是SDH 系统总带宽普遍最大为2.5G(STM－16 级别)，而目前监控摄像枪高清化已是趋势，其实时显示时占用带宽约为6～8 M，当传输终端距离监控中心较远且传输监控图像路数较多时，易出现带宽不足导致图像显示延时或停滞的现象。而万兆网的带宽容量是其四倍，采用万兆网技术能比SDH 系统传输更多路监控图像，其好处是不言而喻了。

就高速公路收费系统而言，其收费数据目前是通过通信系统提供的10/100 Mbps 传输通道上传至收费数据中心，但如今收费软件的功能越来越多，部分省份已实施防逃费功能，使用高清卡口还原车辆行驶路径，并在车辆缴费时调用其抓拍图像，这些图像数据大大增加了收费数据的容量，从而使10/100 Mbps 传输通道的带宽不满足需求。而通过万兆以太网传输收费数据则完全不会出现带宽不足的问题，可以支撑收费软件实现更多的功能。

就高速公路通信系统而言，其主要功能是为监控图像和收费数据提供稳定的传输通道，并为程控交换机提供通信链路实现通话功能，但这些功能万兆以太网也完全可以实现。上述已经说明了监控图像和收费数据可以通过万兆以太网传输，且能提供更为优越的功能，而利用IP 电话或语音网关技术也可替代程控交换机实现通话功能。综上所述，万兆以太网完全可以替代通信系统在高速公路机电系统的应用。而从构建成本而言，则万兆以太网要远远低于通信系统，这也是在高速公路机电系统中应用万兆以太网技术的最大好处。

高速公路的机电系统的正常运行是有效提高高速公路的服务水平和投资回收效率的一个极为重要的保障，因此必须高度重视高速公路机电系统的进一步深入发展和自我完善。综合来看，高速公路机电系统需要较为强大的数据处理能力，万兆以太网在公路机电系统中的应用，无疑可以极大的提高图像和数据处理能力，更好的保障机电系统的高效率运行，同时节约建设成本。万兆网技术在高速公路机电系统中的应用，可以更好的完善我国高速公路机电系统进一步发展的需要，适应该系统的复杂性特点和高速公路系统路网的增加和联网费用的提高等，因此，管理者必须致力于推动万兆网技术在高速公路机电系统的应用。