高速公路通信系统全IP通信设计与应用

陈宏溪

摘 要：高速公路通信系统属于综合平台，主要用于承载高速公路的语音、图像、数据等业务，在高速公路运行管理中发挥着积极作用。伴随信息技术不断发展，高速公路通信系统的功能也更为完善，本文主要对全IP通信设计与应用进行研究。

关键词：高速公路；通信系统；全IP通信

通信系统、收费系统以及监控系统是高速公路机电系统的三大构成部分，其中通信系统为业务联络、办公自动化、会议电视等提供了传输平台，通常由数字程控交换系统、光纤数字传输系统、图像传输系统等组成。以IP结构为基础的高速公路通信系统，合理控制功能重叠，降低网管复杂性，具有较高的传输效率。因此在全IP通信设计的过程中，应严格遵循相关标准及要求，融合各类网络信息数据，确保通信系统正常高效运行，优化高速公路运行管理水平。

1 高速公路通信系统发展现状

伴随国民经济发展速度的不断加快，对于高速公路建设投入逐渐增大，目前我国高速公路总里程已经突破13万km，处于快速发展时期，与此同时，通信系统作为重要配套设施也日益完善。根据联网规划，省通信总中心、通信分中心、通信站是通信系统中的三级管理体制。现阶段，高速公路通信网大多基于SDH，部分采用早期的PDH运行，通信设备主要以华为、中兴或烽火为主，结合高速公路工程实际情况，形成相应的干线网，数据传输平台通过两纤双向复用环、通道保护自愈环等实现，传输速率等级基本在STM-4，数据传送量大的路段可达STM-16。近年来通信技术更新较快，在通信系统中的应用呈现出复杂性特征，常见的高速公路通信网络有：PDH通信网络、ATM通信网络、SDH通信网络等，在具体应用中，高速公路通信系统还存在一定不足之处。

1、通信网络复杂化。高速公路通信系统主要是提供电话、传真、图像以技术传输服务，构建实时、高速的数据传输平台，为管理、监控、收费等部门之间的信息交换服务。基于此，为便于网络优化与扩展，通信系统应具有中心交换大容量、一次转接、网络组织路段化等特征，面向全路网提供综合业务，以降低网络综合成本，并为其预留一定的发展空间。现阶段通信网络中存在管理复杂、可拓展性差等问题，无法满足通信系统发展需求。

2、传输网络宽带不足。交换机之间数字通道主要是由传输网提供，综合考虑交换机应用的实际情况，干线传输网上的传输速率等级应相对较大，边缘网传输速率可适当降低，并且具有较强的网管能力，确保传输通道的安全运行。由于技术因素的限制，传输宽带利用能力有待提升，尚未实现大等级传输速率的优化。

3、接入网络可拓展性有待提升。“标准性、安全性、容错性、可管理性”是高速公路接入网络应遵循的主要原则，宜采用光纤接入方式，不仅能够加强主干网协议互通，促使综合业务处理能力得以有效提升，拓展交换容量及服务半径。在现有的通信系统中，由于应用集成的缺乏，数据归类存储与管理尚不完善，难以满足高速公路发展需求。

由此提出了基于全IP结构的高速公路通信系统，该系统体系结构简单直接，省去中间的复杂层系结构，减少网络设备，降低网络配置的复杂性。同时该通信系统应用波分复用光网络技术，相较于传统电路交换网而言，其成本降低1—2个量级。在全IP通信设计阶段，应综合考虑高速公路通信系统的设计目标，满足各站点之间的语音通信、监控系统、收费系统、会议电视系统等的需求，确保通信系统正常高效运行，提升高速公路运行服务水平。

2 高速公路通信系统全IP通信设计与应用

在高速公路通信系统全IP通信设计阶段，应结合工程实际情况制定相应设计方案，不仅要将设计成本控制在合理范围内，还应分析下一代网络形成趋势，提升数据、图像、语音等传输速度，同时明确高速公路系统功能需求，提高通信系统的综合性，为高速公路管理工作提供高效传输平台，其设计要点如下：

1、以太网传输设计

（1）现有高速公路通信系统中，除电话系统外，通常采用光纤数字传输网的以太网通道实现其他数据传输，在全IP通信设计中，构建起太环网进行数据传输。将太环网应用之各节点通信站，利用光口之间的连接形成1000M环网，占用4芯光纤，同时接入点部分构建业务应用子网，采用2层或3层交换机，用虚拟局域网划分各子网，确保高速公路机电系统中不同业务需求得以满足。同时将网管软件配置在全IP通信结构中，确保网管软件具有强大功能，便于后期网络管理，实现全网设备管理。

（2）以太网接入方式与全IP结构相契合，合理优化数据传输速率，提高通信系统的稳定性，在扩拓展性、性价比方面具有独特优势，与下一代网络发展方向保持一致，同时随着技术水平的不断提高，MAC地址储存、LAN交换也取得较大进展，大幅扩展以太网传输距离，更好的为通信系统服务，其帧结构如表1所示。以太网的应用实现了网络互联互通，同时具有良好的容错能力，可有效控制单点故障，避免由此引发系统性灾难。

2、交换机配置设计

在各通信站点中应配置相应的交换机，其主要目的是承载各类业务应用，根据实际情况将其划分为独立的VLAN，由于网管业务的复杂性，应单独占用一个VLAN，将VLAN100接入网管计算机，实现对系统内全部计算机的访问。以省联网通信业务需求为依据进行VLAN划分，分为监控VLAN、收费VLAN、会议VLAN等。综合考虑网络管理与运行安全，应根据相关标准要求安全设置访问权限，VLAN访问权限可通过ACL设置，以保证网络的安全性和可用性，诸如在收费网络系统设置流量限制；电话业务中设置QOS等。为加强分中心与其他等级管理通信中心的信息沟通与共享，可借助路由器设置中心互通VLAN，充分发挥其在广播控制、网络监督管理、宽带利用等方面的积极作用。

3、软交换系统设计

现阶段软件换网络是电信核心网的主流系统，在不同承载网络上通过承载与控制，形成以软交换技术为核心的网络。传统交换网络以封闭架构为主，开放程度不足，而软交换技术的控制核心相对集中，利用通用协议及开放接口构建起的网络架构，具有良好的开放性且成本投入低，进而大幅提升业务部署能力。在全IP通信设计中，将程控交换机系统更改为软交换系统，升级通信系统中的电话业务，不仅满足数据传输的要求，同时支持更多功能。软交换服务器运行软件设置在通信分中心，包括交换软件、计费软件，采用语音网关连接其他业务电话，为实现与省中心联网还应配置中继网管。总体而言，在一个通信分中心站点，需配置一台信令转换设备、一台中继网关以及相关服务器，保证通信系统内各项业务正常开展。

3 结束语

综上所述，伴随国民经济发展水平不断提高，我国高速公路建设处于快速发展时期，迫切需要完善相关配套系统，提升高速公路运行管理水平。通信系统为高速公路收费、监控、数字电视等业务提供了高效传输平台，近年来高速公路规模逐渐扩大，对于通信系统也提供了更高的要求。现阶段我国高速公路通信系統中还存在一定的不足之处，由此提出了全IP通信设计，构建起相应的太环网进行数据信息传输，加强软交换系统及交换机的配置设计，优化通信系统的传输速率，确保各项业务正常展开。

参考文献

[1]王晓霞.IP通信技术在忻阜高速公路通信系统中的应用[J].山西广播电视大学学报，2011年05期

[2]王永翔，宋术全，杨宁.变流器数字控制系统中基于IP软核的DSP，MCU和FPGA芯片间的数据通信技术[J].中国铁道科学. 2012年01期

[3]李新法，王跃山.高速公路通信系统全IP通信设计[J].公路交通科技（应用技术版）.2012年11期

[4]张大为，王岩，李辉.基于PTN技术的四川省某高速公路通信系统设计[J].中国交通信息化.2015年S1期