分析高速公路交通机电工程通信系统技术

张华

华睿交通科技有限公司 江西 南昌 330000

目前，我国高速公路项目建设里程规模呈现螺旋式上升，高速公路总里程长度累计已达15万公里。高速公路地快速发展为我们提供了高效、舒适，便利地出行条件。高速公路路网与普通公路路网也有一定的区别，主要体现在运营管理与技术开发两个方面；普通公路属于开放式地通行运营，对普通公路通信系统地运行质量和技术要求没那么严格；但高速公路属于封闭式或无人值守监控制，在运营管理和技术开发过程中需要有效地应用各种更先进、更复杂的机电系统设施。通信系统技术地使用不仅可以提高高速公路通信的信息连接和运行安全的稳定性，还可提高公共服务的整体服务质量，为人们创造更好地出行体验，为运营管理单位提供实时监控数据信息，为提升高速公路高品质服务质量发展奠定扎实的基础。

1 高速公路交通机电工程通信系统问题

当前，高速公路项目交通机电工程通信系统存有大大小小不同程度上得漏洞和缺陷，影响了公众出行的质量。主要表现有：一、交通机电工程通信系统的结构不科学、通信系统工作模式不同，系统在具体工作中往往存在间歇性响应。各系统模块之间的工作耦尓度也不高，整个通信系统地设计难度也在增加。交通机电工程通信系统实施在管理上实行分级管理，我国的高速公路管理大部分采用分路段路管理模式。这种分级管理往往会因系统实行不同设计标准，导致系统各级之间存在系统不兼容问题。我国高速公路项目建设总里程规模一直稳步在壮长，因不同地区存在一些地域化的设计和建设标准，使交通机电工程通信系统出现越来越多私有化协议与国际标准化协议无法兼容，高速公路交通机电工程通信系统的运行质量差等问题。为有效提升交通机电工程通信系统的服务质量和运行质量，需不断发展新技术和规范设计标准统一化。由于前述原因，高速公路项目不同地区各自分别建设、不同地区地运营管理水平和技术发展水平存在差异，交通机电工程通信系统的技术应用水平与设计人员执行标准化能力较差，影响了交通机电通信系统的使用。随着通信技术发展，通信系统不断更新，建设项目管理水平与技术发展之间地落差，使管理脱节、通信新技术得不到有效应用，技术与管理相互断开。

2 高速公路交通机电工程通信系统组成

通信系统从功能上主要包括综合光纤传输系统（干线传输与综合接入）、IP 语音交换系统、视频会议系统、光电缆工程、通信电源与接地，管道设施这几部分。综合光纤传输系统骨干网常采用SDH数字传输，综合接入网采用IPRAN传输。各级收费站无人值守通信站采用 IPRAN 设备组成自愈环网络拓扑结构；服务区 IPRAN传输设备采用链路拓扑方式接入就近收费通信站 IPRAN 设备；IP 语音交换系统设置多业务语音网关，负责语音业务的接入，满足语音通话、传真业务的需求。视频会议系统采用视频网络终端，同时实现两地或多个地点之间的图像、语音、数据的交互通信。光缆采用单模型光纤，用于通信系统的骨干网及接入网设备组网。通信系统包含以下3部分。

2.1 软件

网管作为高速公路项目交通机电工程通信系统主要软件，承担了监控整个通信系统网络单元状态工作。包括各种预定状态地报警、事件查阅、报表输出等功能内容。使交通机电工程通信系统得到有效控制运行，必须对网络单元状态进行实时动态监控控制，以确保能够及时发现处理问题，保障通信系统的稳定可靠运行。

2.2 硬件

高速公路项目交通机电工程通信系统硬件结构由通信设备、电源设施，通信网组成。机电通信系统常配置两路电源供电，一路为常用电源，采用220V或380V市电为系统运行供电。另一路作为应急备用电源，采用高频组合开关蓄电池48V电源为系统出现市电断电或故障时切换运行供电。高速公路项目交通机电工程通信系统主要由用户网终端、接入层、汇聚层、核心层各层进行分级传输。接入网承担中间层连接底层网络用户终端，实现终端层、接入层至汇聚核心层作用。接入网在通信系统中扮演着重要角色，它实现高速公路交通机电工程通信系统中间层接入网与终端层用户网络相连接，承担层上下之间通信互联及信息处理。光线路终端是其主要位置，是完成诸多任务的核心，如对一些常规相关业务信息的处理[1]。

2.3 数据传输

数据传输分为并行、串行、异步、同步传输，单工传输。并行传输是指字符在两条信道上并行传输；串行传输是指字符在一条信道上按时间顺序依次传输；异步传输是指字符有起、止信号，需要检测起、止信号，传输方式简单不需要同步；同步传输是指双方必须建立区分信号，判断序列标识建立双方同步传输；单工传输是指数据符按单、发单一方向传输，不能同时进行传输。

数据传输由数据发送、传输信道，数据接收3部分组成：数据发送主要是将终端输入的数据进行编码，转换成适合传输信道传输的电信号；传输信道主要是以传输媒介为载体，可不同传输信道对数据进行传输；数据接收主要是将发送的数据信号还原成数字信号。

高速公路项目交通机电工程通信系统综合性复杂，包含了硬件系统、软件系统和信息数据的传输[2]。高速公路项目交通机电工程通信系统通信方式一般分有线信道和无线信道：有线信道主要包含同轴电缆、光纤等介质；无线信道主要包含微波、卫星等介质；我们高速公路交通机电工程通信系统中主要使用有线信道方式，单模光纤光缆介质进行通道传输。 交通机电工程通信系统可用于传输电话业务、收费数据、监控数据、办公OA系统、视频会议等。

3 高速公路机电通信系统发展变化

3.1 SDH数字传输网络技术

SDH数字传输网络技术作为骨干网应用于较早，电信运营商的骨干网也基于SDH传输网络。SDH传输系统具备得大容量扩展性，它的大容量性特点有环路功能，可承载信息、音频、数据等业务。SDH传输系统模型具有于物理层，它在承载各种业务时受传输限制影响很小。SDH传输系统有多种承载方式，基于TDM技术的综合性实现多业务复用，也可基于其网络设备功能实现多业务交换。SDH传输网络技术还有带宽利用率高，安全性可靠优点。一般来说，SDH传输系统可支持多种接口，满足各种带宽需求，如下表1所示。

表1 SDH数字传输网络可扩展接口表

3.1 DWDM 密集型光波复用技术

高速公路项目交通机电工程通信系统是机电工程系统重要系统之一；光纤资源匮乏时，DWDM技术有助于扩大骨干网容量，如图2所示。它能在同根光纤不同波长的条件下，进行合并传输。通过这种技术方法，光纤的带宽资源可得到有效利用，也降低了建设线路的费用成本。运用DWDM技术后，光纤经过载波扩展，还可以将容量从1倍扩展到8倍、10倍等，最大可扩展到160G。

图2 DWDM 密集波分复用技术

由此可见，DWDM信息网络在高速公路项目机电通信系统中地使用效果十分显著，可以有效满足管理人员和人员在较短时间范围内进行数据传输的工作要求[3]。DWDM技术在骨干网结构上相对简单灵活，DWDM技术还能使其构成环路保护、自愈快等功能。同时，它也存在缺陷；主要体现在信息传递的工作过程中。它属于透明工作状态，只能提供相同波长信息范围内的服务，该对象提供的信息传输服务相对单一。而信息地整合和信息的整体包装传输还没有形成一个完整的传输系统，信息准确性的保护能力仍然不足。因此，这种技术通常更适合一些低速信息传输的工作环境，整个宽带的传输效率需要进一步提高。与其他同步数字技术相比，在经济投资方面的优势不是很明显。我们需要有效地结合自身的技术优势和技术不足进行综合分析。它更适合在一些网络安全性高、跨平台信息和数据共享的环境条件下应用。

3.2 宽带IP网络技术

IP宽带网络也是高速公路项目交通机电通信系统中一种，它是一种网络共享技术，可满足不同用户需要。一般来说，在具体的工作过程中，IP网络可提供分时进行网络交换，如图3所示。基于ATM适配等相关系统功能，可以有效支持各种传统系统业务的数据传输。以太网交换技术广泛用于IP网络分组交换、信息传输等网络。在信息交换过程中，利用网络交换设备和路由器设备，完成多种信息数据之间的传输和资源共享。宽带IP技术分为两种模式。第一种属于快速以太网IP技术，主要解决局域网中宽带信息传输的局限性；二是通过IP信息传输的多业务信息交换，合理控制宽带IP技术主网的切换时间。局域网的应用可以有效提高信息传输的整体效率，机电系统的整体使用效果也在提高[3]。

图3 IP交换网络技术

3.3 RPR通信技术

RPR技术是一种目前应用较广的通信技术，综合各种网络业务，支持机电工程通信结构中环网的拓扑工作模式。当光纤通信网络断开时，可在短时间内恢复正常通信工作。同时，在信息和数据的传输中，它还具备高效、简单和低成本等诸多优点。RPR应用分组交换点在机电工程通信系统中能形成信息传输环结构，在不同的交叉节点中，通常使用光纤传输进行连接。它的网络拓扑结构包括两个不同的方向环，小环套大环，即内环与外环，如图4所示。在两种不同的环形结构中，可以实现数据和信息的实时传输[4]。在具体的工作过程中，RPR通信技术还具备如下应用特点：第一，迅速通过保护机制使网络拓扑能够迅速自愈恢复，有效提高带宽利用率；二是保障机电系统通信，有效提高宽带数据信息传输效率；三是RPR技术可以在工作空间中重用，基于以太网交换技术和ATM异步传输技术，一种新的网络传输工作方法正在逐步发展和创新。通常，它在工作过程中处于地址处理层结构中，这种处理方法在环网业务中应用效果非常明显。它可基于信息数据的本地服务网络结构，在很大程度上为相关运营商和工作单位提供快速的故障检测服务。

图4 RPR内环和外环

4 结束语

随着我国高速公路国家网、省际网以及地方县级加密路网规划得不断扩张和完善，我们将迎来一张错综复杂、高速发展的高速公路大网。它将对我们未来高速公路项目交通机电工程通信系统要求更加严格，促使我们要不断发展通信新技术。我们在发展通信新技术同时，也要提升我们各级高速公路交通机电工程建设者管理技术和运营水平。现在我们是处于高速发展的时代，也是立足于完成全面建设小康社会“十三五”规划肩膀迈向十四五规划发展新起点、新百年奋斗目标新征程。

目前，我国5G技术已经处于国际先进水平，我们要树立新发展、新思想、新目标的理念，全面发展5G技术。在互联网高速发展的大时期应用5G技术开发高速公路项目交通机电工程通信系统通信新技术，提高我们交通机电工程通信系统运行质量，保障高速公路服务质量和效率。