高速公路網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法

河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周 正

高速公路網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法

河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 周 正

近年來，中國(guó)高速公路的建設(shè)發(fā)展十分迅速，到2006年底，我國(guó)高速公路總里程達(dá)4.5萬公里，2007年底達(dá)5.39萬公里，2008年年底已達(dá)到6.03萬公里，僅次于美國(guó)，位居世界第二位。創(chuàng)造了世界高速公路發(fā)展的奇跡。而高速公路通信系統(tǒng)作為高速公路現(xiàn)代化管理的支撐系統(tǒng)。也從傳統(tǒng)的語音通信系統(tǒng)發(fā)展到800MHz無線集群系統(tǒng)，從準(zhǔn)同步數(shù)字序列PDH發(fā)展到同步數(shù)字序列SDH自愈環(huán)光纜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了所有數(shù)據(jù)、控制指令、電話語音和視頻圖像的數(shù)字化傳輸?shù)膹V域通信網(wǎng)絡(luò)。

一、高速公路通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求

高速公路通信系統(tǒng)是一個(gè)多業(yè)務(wù)、傳輸距離長(zhǎng)的專用多媒體通信系統(tǒng)。由于其傳輸信號(hào)的多樣性與重要性，通常高速公路通信系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和要求：

1.高可靠性。因?yàn)橄到y(tǒng)每天要24小時(shí)不間斷運(yùn)行，而且其中涉及到收費(fèi)系統(tǒng)的收費(fèi)情況等重要信息，若系統(tǒng)故障會(huì)丟失重要的數(shù)據(jù)或造成事故處理不當(dāng)，因此要求系統(tǒng)必須具備高可靠性。

2.高速公路通信系統(tǒng)應(yīng)建立分級(jí)管理體制。保證信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸而不產(chǎn)生嚴(yán)重失真，應(yīng)在各管理中心建設(shè)通信分中心，還可根據(jù)需要設(shè)立中繼站。

3.通信方式和傳輸信號(hào)種類繁多，對(duì)各類信號(hào)的傳輸有明確要求。如控制指令和報(bào)警信號(hào)的高可靠性、收費(fèi)數(shù)據(jù)嚴(yán)格的連續(xù)性等。

4.專用性強(qiáng)。通信對(duì)象主要是公路管理部門內(nèi)部各個(gè)單位和沿線行駛的客戶。

二、高速公路通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

由于高速公路通信系統(tǒng)具有業(yè)務(wù)多、信號(hào)種類與通信方式繁多的特點(diǎn)，光纖通信技術(shù)、SDH技術(shù)、ATM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)融合的IP over X技術(shù)已成為了目前適應(yīng)高速公路通信的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.SDH技術(shù)。SDH是在 PDH的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由一些基本的網(wǎng)絡(luò)單元（如終端復(fù)接器、數(shù)字交叉連接設(shè)備等）組成的，在光纖、微波、衛(wèi)星等介質(zhì)上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

SDH可以將數(shù)字流復(fù)接、線路傳輸和交換功能融為一體，由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行管理操作，用光纖傳輸光同步信號(hào)。它以155.520Mb/s為基本速率，采用標(biāo)準(zhǔn)的同步傳輸模塊傳輸光信號(hào)，可顯著提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，大幅降低管理和維護(hù)的費(fèi)用。近期建造的高速公路通信系統(tǒng)多采用同步數(shù)字序列（SDH）自愈環(huán)光纜系統(tǒng)，把所有數(shù)據(jù)、控制指令、電話語音和視頻圖像全部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由光纖數(shù)字傳輸線路與各個(gè)固定點(diǎn)的計(jì)算機(jī)及各種終端連接成廣域通信網(wǎng)絡(luò)。

SDH同步數(shù)字體系具有十分顯著的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)為：具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接口（NNT）。有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳輸模塊（STM-1、STM-4、STM-16、STM-64）。幀結(jié)構(gòu)為頁面式，具有豐富的用于維護(hù)管理的功能。所有網(wǎng)絡(luò)單元都有標(biāo)準(zhǔn)的光接口。有一套靈活的復(fù)用結(jié)構(gòu)和指針調(diào)整技術(shù)，允許現(xiàn)有的準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系和B-ISBN信號(hào)都能進(jìn)入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應(yīng)性。大量采用軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，使得功能開發(fā)、性能改變較為方便，可適應(yīng)將來的不斷發(fā)展。

2.ATM技術(shù)。ATM異步傳輸模式是一種包含傳輸、組網(wǎng)和交換等技術(shù)內(nèi)容的全新的高速通信技術(shù)。其信息的傳輸、復(fù)用和交換都以信元為基本單位。ATM信元是固定長(zhǎng)度的分組，共有53個(gè)字節(jié)，分為2個(gè)部分。前面5個(gè)字節(jié)為信頭，主要完成尋址的功能。后面的48個(gè)字節(jié)為信息段，用來裝載來自不同用戶和不同業(yè)務(wù)的信息。

ATM交換是指把入線上的ATM信元，根據(jù)其信頭上的VPI（虛路徑標(biāo)識(shí)符）和VCI（虛通路標(biāo)識(shí)符）轉(zhuǎn)送到相應(yīng)的出線上，從而完成交換傳送的目的。

由于ATM技術(shù)擁有標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)細(xì)則和成熟可靠的多媒體通信網(wǎng)絡(luò)全球標(biāo)準(zhǔn)，并簡(jiǎn)化了交換過程，去除了不必要的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，采用易于處理的固定信元格式，所以ATM交換速率大大高于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)（如x.25、DDN、幀中繼等），已成為新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的代表。它可以應(yīng)用到從LAN到WAN的各種領(lǐng)域，以及音頻、視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N應(yīng)用中，是非常適合于高速公路通信系統(tǒng)及其聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

3.網(wǎng)絡(luò)融合的IP over X技術(shù)。隨著Internet的迅猛發(fā)展，IP技術(shù)應(yīng)用越加廣泛。因此，我們?cè)诮ㄔO(shè)高速公路通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，除要滿足高速公路本身語音、數(shù)據(jù)、圖像的傳輸外，還應(yīng)考慮提供足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬向社會(huì)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

高速公路通信系統(tǒng)是集語音、圖像和數(shù)據(jù)為一體的多媒體數(shù)字通信系統(tǒng)。SDH作為成熟、穩(wěn)定的光纖傳輸技術(shù)，在今后一段時(shí)間內(nèi)仍將廣泛的應(yīng)用于單條高速公路的通信系統(tǒng)中，但隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)和路網(wǎng)集中監(jiān)控的發(fā)展，ATM技術(shù)將廣泛應(yīng)用于高速公路通信系統(tǒng)及其聯(lián)網(wǎng)中，而網(wǎng)絡(luò)融合的IP over X技術(shù)（IP Over ATM、IP Over SDH等）技術(shù)將是未來交通專用通信網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。