現(xiàn)代高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用分析

楊帆

（山西交通控股集團(tuán)運(yùn)城南高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

對于現(xiàn)代高速公路來講，其在日常運(yùn)營過程中需要用到多種先進(jìn)技術(shù)手段，機(jī)電通信系統(tǒng)便屬于其中一個極為關(guān)鍵的技術(shù)模塊，為有關(guān)管理部門、監(jiān)控部門還有收費(fèi)部門等提供一系列數(shù)據(jù)、圖像等相關(guān)信息的傳輸通道，從而保證高速公路能夠穩(wěn)定安全地運(yùn)行。通過對新技術(shù)的應(yīng)用可以充分發(fā)揮機(jī)電通信系統(tǒng)的價值和作用，因此有必要對現(xiàn)代高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)新技術(shù)做出深入研究，以此助推高速公路事業(yè)不斷發(fā)展。

1 現(xiàn)代高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)概述

對于現(xiàn)代高速公路來講，其機(jī)電通信系統(tǒng)屬于一項(xiàng)極為復(fù)雜的綜合體，涉及的技術(shù)模塊眾多（主要構(gòu)成如表1所示），其可以有效地對高速公路的整體運(yùn)行情況還有一系列服務(wù)等開展全過程監(jiān)控，從而為收費(fèi)以及管理等工作的穩(wěn)定高效開展提供可靠的技術(shù)支撐，切實(shí)保證全路線的正常運(yùn)營。此外，該系統(tǒng)的主要功能涉及圖片傳輸、視頻傳輸還有語音傳輸?shù)榷喾N信息傳輸功能，使得現(xiàn)代高速公路在實(shí)際運(yùn)營過程中的信息溝通變得更加多元化以及高效化[1]。

2 高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

2.1 設(shè)計(jì)難度大

目前來看，很多高速公路中的機(jī)電通信系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中，存在著一定的間斷性，同時各模塊之間有著較大的差異，所以使得機(jī)電通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度相對較大[2]。

2.2 應(yīng)用不規(guī)范的問題

近幾年國內(nèi)高速公路里程呈現(xiàn)出了持續(xù)增加的趨勢，但是對于機(jī)電通信系統(tǒng)建設(shè)方面并沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范，這使得不同地區(qū)在實(shí)際設(shè)計(jì)、建設(shè)方面都會選用不同的標(biāo)準(zhǔn)，從而使得系統(tǒng)投入使用后容易出現(xiàn)不規(guī)范的問題，進(jìn)而影響實(shí)際通信水平。

2.3 存在新技術(shù)應(yīng)用力度不夠以及不合理的問題

對于現(xiàn)代高速公路來講，在實(shí)際建設(shè)過程中，為了充分發(fā)揮機(jī)電通信系統(tǒng)的價值和作用，切實(shí)保證系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效地運(yùn)行，往往需要對一系列先進(jìn)的新技術(shù)手段進(jìn)行應(yīng)用。但目前來看，不同地區(qū)所能夠應(yīng)用的技術(shù)手段存在著較大差異，部分地區(qū)未能對新技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用或者實(shí)際應(yīng)用并不合理，這使得新技術(shù)無法切實(shí)發(fā)揮應(yīng)有作用，難以提高機(jī)電通信系統(tǒng)的建設(shè)水平，甚至反而增加了系統(tǒng)本身的管理難度以及影響了系統(tǒng)各項(xiàng)功能的發(fā)揮等[3]。

3 案例概述

案例為國內(nèi)某高速公路工程，該高速公路穿越的市、縣、區(qū)共計(jì)17 個，整體連接國道共計(jì)5 條，同時銜接鐵路、水路以及航空等多種運(yùn)輸方式。整體長度318km，建成于2006年，主要為雙向四車道，全程設(shè)計(jì)時速均為120km；路基寬度為26m；路基高出地面大約2.8m。該高速公路晝夜交通量處于40000～50000車次之間，全線涉及設(shè)施如表2所示。該公路路況現(xiàn)今較為良好，但交通事故頻發(fā)，為了能切實(shí)保證公路的穩(wěn)定安全運(yùn)營，同時保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，有關(guān)部門針對該高速公路的機(jī)電通信系統(tǒng)進(jìn)行了改造，通過對多項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提升了機(jī)電通信系統(tǒng)的監(jiān)測、監(jiān)控以及信息傳輸水平，使該公路的管理等各項(xiàng)工作成效得到進(jìn)一步提升。為此，以該高速公路為例，針對現(xiàn)代高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)新技術(shù)做出深入探討。

表2 案例高速公路全線主要設(shè)施表

4 現(xiàn)代高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)新技術(shù)研究

4.1 寬帶IP 技術(shù)

對于IP 網(wǎng)絡(luò)來講，其屬于創(chuàng)新性強(qiáng)以及較為高效的一種具備綜合性特征的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)。通過在高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)中合理應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，能夠解決現(xiàn)階段局域網(wǎng)應(yīng)用時存在的帶寬問題。此項(xiàng)技術(shù)在開展多業(yè)務(wù)交換工作時，有著較高的效率，同時組網(wǎng)極為便利，并且比較容易開展維護(hù)以及管理工作，各類設(shè)備成本也相對較低，既能夠降低高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)改造或新建的技術(shù)應(yīng)用成本，又可以促使系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平得到明顯提高。

此項(xiàng)新技術(shù)的價值和作用主要體現(xiàn)在其能夠提供具備較強(qiáng)針對性的良好分時復(fù)用模式專線以及ATM 適配還有幀中繼等一系列功能，主要用于有效地支持一系列傳統(tǒng)業(yè)務(wù)[4]。

4.2 RPR 技術(shù)

對于RPR（Resilient Packet Ring 彈性分組環(huán)）技術(shù)來講，其屬于現(xiàn)階段一種較為新穎的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠有效地對環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行支持，即使在光纖產(chǎn)生斷開問題時，也可以在較短的時間內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)，而且此項(xiàng)技術(shù)還有著各類信息傳輸效率高以及成本低還有簡單化等諸多優(yōu)勢，將其應(yīng)用于高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)中，可以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平。對于RPR 技術(shù)來講，其主要對分組交換點(diǎn)構(gòu)成的相應(yīng)環(huán)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)用，通常不同節(jié)點(diǎn)間可以借助光纖的方式來開展連接作業(yè)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大多數(shù)情況下由兩個方向完全相反的內(nèi)環(huán)以及外環(huán)構(gòu)成，借助這兩個內(nèi)外環(huán)可以達(dá)到各類數(shù)據(jù)信息同時進(jìn)行傳輸?shù)哪康?。通常情況下，RPR 技術(shù)在高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)：

4.2.1 每對節(jié)點(diǎn)間均存在兩條通信路徑，可以保證高可用性。

4.2.2 能夠?qū)嵤﹥煞N保護(hù)機(jī)制。首先，環(huán)回繞，相應(yīng)故障附近的節(jié)點(diǎn)有效診斷到故障環(huán)后，可以自動對該環(huán)進(jìn)行停止使用，同時將該環(huán)的負(fù)載可以簡單地有效回繞到另一環(huán)上，從而確保網(wǎng)絡(luò)能夠繼續(xù)使用。其次，源操縱，相應(yīng)的故障信息可以被有效的通知環(huán)上一切節(jié)點(diǎn)，同時發(fā)送后數(shù)據(jù)信息的源節(jié)點(diǎn)能夠有權(quán)選用具體哪個環(huán)節(jié)開展數(shù)據(jù)發(fā)送工作，最終繞過故障點(diǎn)。

4.2.3 由于每個節(jié)點(diǎn)能夠在兩個方向開展數(shù)據(jù)傳送工作，其能夠選擇最短的路徑，因此最長的數(shù)據(jù)路徑僅為環(huán)的一半。

4.2.4 有相對較大的空間復(fù)用可能性：對于單播數(shù)據(jù)傳送來講，能夠在環(huán)的一系列差異部分同時開展，所以整個環(huán)的實(shí)際容量將達(dá)到單條光纖的數(shù)倍[5]。

4.3 自動交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

對于自動交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來講，又可稱之為“ASON”。主要是在ASON 信令網(wǎng)的有效控制下，順利完成光傳送網(wǎng)中光網(wǎng)絡(luò)連接方面自動交換的一種新型網(wǎng)絡(luò)（其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示），這種網(wǎng)絡(luò)的基本思路為在相應(yīng)的光傳送網(wǎng)絡(luò)中有效地引入控制平面，以此達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源方面的實(shí)時按需分配的目的，最終達(dá)到光網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展的目的。ASON 是一種為了更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會數(shù)據(jù)信息的迅猛增長而研發(fā)的新技術(shù)，現(xiàn)階段支持永久、交換以及軟永久連接等多種連接形式，可以充分滿足不同網(wǎng)絡(luò)方面的相應(yīng)通信技術(shù)需要[6]。

近幾年，國內(nèi)高速公路發(fā)展速度相對較快，這使得高速公路在實(shí)際運(yùn)營過程中能夠產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量開始不斷增多。通過在高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)中合理地應(yīng)用自動交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以進(jìn)一步加快系統(tǒng)本身對一系列數(shù)據(jù)信息的處理速度，推動系統(tǒng)處理能力不斷增強(qiáng)，從而借助一系列數(shù)據(jù)信息的高效處理，及時有效地發(fā)現(xiàn)各類問題并且對其進(jìn)行分類，使許多故障的排除時間能夠得到有效縮減，進(jìn)而保證高速公路運(yùn)營的安全性以及穩(wěn)定性。除此之外，此項(xiàng)技術(shù)本身有著非常強(qiáng)大的自動篩選能力，所以完全可以做到自動搜索以及自動排查，從而可以提高故障處理效率，有效節(jié)省大量人力以及物力。

4.4 密集波分復(fù)用技術(shù)

現(xiàn)代高速公路當(dāng)中的機(jī)電通信系統(tǒng)有著極強(qiáng)的復(fù)雜性特征，實(shí)際日常運(yùn)行過程中，往往需要借助密集波分復(fù)用技術(shù)作為支撐。一般情況下，高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)需要在目標(biāo)點(diǎn)以及源節(jié)點(diǎn)間合理地打造一系列不同虛擬光纖，唯有如此才能確保光纖達(dá)到理想的傳輸效果。通過對密集波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用后，往往一根光纖便可以在相對較短的時間當(dāng)中傳輸4 對雙向數(shù)據(jù)信息或相應(yīng)的8 路視頻信息數(shù)據(jù)，使信息數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸速度能夠在相對較短的時間當(dāng)中快速提高到20G/s。除此之外，密集波分復(fù)用技術(shù)，還能夠借助以太網(wǎng)以及數(shù)字信息數(shù)據(jù)網(wǎng)等多種方式開展信息傳輸，一般傳輸流量能夠處于1.32～2.7G/s之間，可以切實(shí)滿足高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)對帶寬的要求?，F(xiàn)階段的密集波分復(fù)用技術(shù)整體組網(wǎng)方式有著較強(qiáng)的靈活性，而且非常簡單，此外其還具備環(huán)路保護(hù)以及自愈恢復(fù)等多種功能。

4.5 分組傳送網(wǎng)技術(shù)

對于分組傳送網(wǎng)技術(shù)來講，其屬于一種面向分組，能夠支持傳送平臺本身基礎(chǔ)特性的較為新穎的傳送平臺，其中分組以及傳送屬于其最為關(guān)鍵的特性?，F(xiàn)階段此項(xiàng)技術(shù)被稱為PIN，主要借助設(shè)置IP 業(yè)務(wù)以及底層光傳輸介質(zhì)兩者之間的層面來達(dá)到分組業(yè)務(wù)操作的目的，能夠進(jìn)一步降低通信成本，促使帶寬的可靠性還有安全性大大增強(qiáng)，從而為高速公路的通信業(yè)務(wù)提供充足保障。目前來看，分組傳送網(wǎng)主要由OAM 以及QOS 還有生存性技術(shù)等構(gòu)成，能夠構(gòu)成一個較為獨(dú)特的相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，可有效地促使通信系統(tǒng)擁有良好的多業(yè)務(wù)承載能力還有網(wǎng)絡(luò)拓展性。除此之外，分組傳送網(wǎng)還有著較為規(guī)范化的定點(diǎn)規(guī)則，可借助明確的業(yè)務(wù)流量還有流向，切實(shí)結(jié)合通信系統(tǒng)自身的具體運(yùn)行狀況，有效明確通信缺陷，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中定義的相應(yīng)ASON 保護(hù)功能，達(dá)到通信系統(tǒng)故障方面的自恢復(fù)的效果。

4.6 ATMoverSDH 技術(shù)

對于ATM 來講，其屬于基于快速分組交換的一種傳送技術(shù)，本身有著非常強(qiáng)的靈活性特征，能夠適用于一系列不同速率、差異化實(shí)發(fā)程度還有差異化實(shí)時要求的相應(yīng)業(yè)務(wù)需求，屬于現(xiàn)階段通信領(lǐng)域的一項(xiàng)主流技術(shù)。對于同步數(shù)字體系（SDH）來講，則屬于一種為了能夠有效滿足差異化速率數(shù)字信號的實(shí)際傳輸需求而提供的一種對應(yīng)等級的相應(yīng)信息結(jié)構(gòu)，涉及了復(fù)用方法、映射方法以及相關(guān)同步方法等。而通過將兩者進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以構(gòu)建出ATMoverSDH 技術(shù)。切實(shí)將ATMoverSDH 技術(shù)合理地應(yīng)用到高速公路機(jī)電系統(tǒng)中，在實(shí)際開展ATM 信息方面的傳輸作業(yè)時，能夠作為SDH 來充分發(fā)揮其具備的價值和作用，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息方面的穩(wěn)定高效傳輸，不但可以進(jìn)一步加快信息傳輸速度，同時還可以有效地降低數(shù)據(jù)傳輸成本。

5 結(jié)語

綜上所述，對于高速公路來講，其屬于我國交通事業(yè)的一個重要組成內(nèi)容，對人們出行、社會發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面均有著重要的價值和作用。機(jī)電通信系統(tǒng)屬于高速公路的一個關(guān)鍵內(nèi)容，其可以對高速公路日常運(yùn)營的安全性以及穩(wěn)定性等產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用。為提高高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)建設(shè)水平，需要對各類新技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，對此結(jié)合國內(nèi)某高速公路工程，針對現(xiàn)代高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用做出了深入研究，經(jīng)分析驗(yàn)證，具備良好可行性，能夠解決技術(shù)應(yīng)用不合理等引發(fā)的系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量不高的問題，大大提高了高速公路機(jī)電通信系統(tǒng)建設(shè)成效，值得推廣和借鑒。