淺析高速公路機電工程通信系統應用研究

李卓斌

[摘? ? 要] 伴隨著通信技術與信息技術的融合，以及在各行各業的應用，實現了辦公自動化與大數據管理，并且促進了具有萬物互聯特征的“物聯網”建設工作。文章以淺析高速公路機電工程通信系統應用研究作為題目，結合日常工作經驗，概述了現代高速公路機電工程通信系統的組成、業務，以及特征。并以此為基礎，分別從分組傳送網技術、綜合業務接入網技術、自動交換網絡技術、技術發展趨勢等方面，對其應用進行了具體討論。

[關鍵詞]高速公路;機電工程;通信系統;應用

[中圖分類號]U495 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–02

Analysis on Application Research of Communication System

of Expressway Electromechanical Engineering

Li Zhuo-bin

[Abstract]With the integration of communication technology and information technology resources， as well as the application in various industries， office automation and big data management have been realized， and the construction of the "Internet of Things" with the characteristics of the Internet of Everything has been promoted. This article takes the analysis of the application research of the highway electromechanical engineering communication system as the topic. In the specific discussion， combined with daily work experience， it summarizes the composition， business， and characteristics of the modern highway electromechanical engineering communication system. And on this basis， the application of the packet transmission network technology， integrated service access network technology， automatic switching network technology， technology development trend and other aspects are discussed in detail.

[Keywords]expressway; electromechanical engineering; communication system; application

在系統性改革中，高速公路機電系統中加強了對通信技術的運用，其系統主要由硬件與軟件及數據傳輸三大方面組成。從硬件方面看，主要以機電系統、接入網、電源、交換系統為主;從軟件方面看，其構成包括基本的資源管理、安全維護、事故預警等。從數據傳輸方面看，一方面，建設了可以全國聯動的數據庫，并且在大數據技術支持下，實現了數據的動態采集、傳輸（包括文字、影像、圖片、音頻、視頻等形式，以及話路傳輸、 電纜傳輸、 無線網絡傳輸、 光纖傳輸、 模擬傳輸等）、統計分發等。另一方面，實現了對高速公路機電設備的系統性管理。

1 高速公路機電工程通信系統概述

1.1 系統組成

現代高速公路機電工程通信系統由各子系統共同構成，既包括了硬件系統，也包含了軟件系統。以硬件系統為例，主要包括了電源與基地系統、網絡系統、電話與廣播系統、交換機系統、數據傳輸系統。以軟件系統為例，主要包括ETC收費系統、設施檢測系統、數據監控系統、數字通信系統、數字程控交換系統（參看圖1）等。現階段，通過“硬件——傳感器/執行器——軟件”之間的通信關聯，已經實現了網絡管理與智能化管理，能夠針對監視、預警、故障檢測、用戶管理等進行系統性管理。為了滿足系統性管理，通信系統中采用了數據傳輸，按照綜合布線的方式，全面實現了MSTP傳輸網的鏈接。

1.2 系統業務

從當前高速公路機電工程通信系統業務構成方面來看，主要業務有三大塊，分別是語音傳輸、圖像處理、數據整理。其中，語音傳輸又分為傳真業務與語音服務;圖像處理業務由電視圖像與監控圖像處理兩項業務構成;而數據整理則包括了網絡采集數據，與對數據的整理，以及監控信息采集和數據轉換整理等。尤其是光纖數字傳輸網的搭建，有效推進了各通信站之間的連接，有效實現了各通信站點之間的通信連接（參看圖2）。

1.3 系統特征

高速公路機電工程通信系統的特征體現在其基本功能方面。現階段的功能特性顯示在三個方面，①針對配置的管理功能。具體而言，通過該功能特性，可以實現針對高速公路機電通信系統網元配置的優化，和對其配置資源的有效管理;②針對機電通信系統的安全運行工況的性能管理，包括監控、自動識別、自我修復等;③以性能管理為基礎，針對機電通信系統中存在的問題進行分析與處理，包括對運行工況分析、漏洞查找、故障診斷、安全監測、病毒查殺等。另外，通過對其基本功能特性的發揮，又在高速公路機電通信系統特征表現方面，突出了現代通信技術的交互性特征、同步性特征、集成性特征，并將其功能納入到了機電通信系統的應用之中。

2 現代通信技術在高速公路機電系統中的應用

現代通信技術類型多樣，功能具有多元化特點，因此，在高速公路機電系統中的應用范圍相對廣泛。下面僅結合筆者工作經驗，分別從分組傳送網技術、綜合業務接入網技術、自動交換網絡技術、技術發展趨勢四個方面，對其應用進行具體討論。

2.1 分組傳送網技術的應用

PTN是英文Packet Transport Network的首字母縮寫形式，翻譯成中文為分組傳送網技術，為了應用的便利性，通常也簡稱為PTN技術。該技術在高速公路機電系統中的應用，是為了解決分組業務流量的統計復用傳送要求和突發性問題。具體而言，通過在底層光傳輸媒介與IP業務之間設置一個層面，進而擴大操作空間，規避對系統運行產生的不良影響。換句話講，在該技術的應用中，將分組業務當作核心，并通過核心業務對其他業務實施針對性指導。從生產要素的比較優勢角度分析，其應用成本相對較低，光傳輸效果較好，實用性與可靠性均有明顯體現。

2.2 綜合業務接入網技術應用

現代通信技術中的SDH數字傳輸設備應用范圍十分廣泛，在高速公路機電系統中以SDH數據傳輸設備作為基礎，可以使國內應用同類設備的高速公路機電通信系統之間形成有效聯動。在機電通信系統聯動的前提下，用戶只需接入設備，就可以實現綜合業務接入網技術的應用，并以此方式為準，搭建起綜合通信主體框架，運用光傳輸系統實現綜合業務的有效開展。當前的應用經驗表明，在綜合業務接入網技術的應用過程中，其基本模塊STM-4信號，就能夠提供以太網數據通路（10 M/100 M）、數字通路（622 Mbit/s）、數據通路或音頻通路等。因此，可以滿足多種數字接口與數字信號的接入需求。目前，高速公路中的沿線監控、車道收費等均可借助綜合業務接入網完成快速接入與安全傳輸。

2.3 自動交換網絡技術應用

運用自動交換網絡技術，能夠優化高速公路機電通信系統設計方案。一方面，運用該技術可以發揮其強大的處理能力，排查各類高速公路中存在的問題與風險，提高查詢與搜索效率，減少處理時間。另一方面，該技術有較強的拓撲性能，能夠針對網絡有效資源進行拓撲處理，以自動化的方式尋找系統問題。因此，該技術的智能化程度相對較高，其應用中對于信息的篩選能力也十分強大，可以為高速公路機電通信系統提供充分的安全保障與故障管理作用。需要注意的是，該技術的應用中需要配套選用有效光纜路由出口，同時，在數據節點設置方面，要求達到一定的數量級，確保該技術網絡結構的完整性。

現階段，對自動交換光技術的應用，進一步促進了交換網絡技術的高效應用。具體而言，通過光網絡層，能夠承載各項業務，規避網絡升級環節存在的限制因素，有利于滿足不同用戶的需求。從特征方面看，自動交換光技術的應用，有利于各項網絡資源的配置，擴增不同帶寬服務條件下服務品質。同時，在網絡安全保護方面，通過恢復機制的設置、網絡可擴展性的拓展，有利于設備的互操作實踐。而且動態傳輸效果更好，有利于在高速公路機電設備運行過程中保障數據采集的實時性。而且，在故障診斷方面，通過故障“范例”的數據對比，能夠快速識別故障，并根據故障類型提供相應的處理方案及意見。

2.4 技術發展趨勢及應用

當前，散射環境尚未形成，高速公路機電工程通信系統的應用環境相對較好。 隨著物聯網建設工作的推進，正在發生快速變化。任何一項新技術應用，均能夠輔助通信系統的全面更新。尤其是5G技術的出現及應用，快速推進了高速公路機電工程通信效率、通信方式的轉變。從現階段的發展情況看，專用網絡的建立將獲得進一步實踐。尤其在區域網絡范圍內，以VPN技術為主的專用網絡，將在5G公用網絡基礎上，獲得快速發展。這樣，既能夠提升加密通信的能力，也可以使專用網絡的遠程訪問、遠程維護效率更高。另外，量子計算機的研究及在未來的應用，將進一步減少硬件資源的配置，增強軟件資源的功能，從根本上化解通信系統應用中的風險問題。

3 結語

總之，現代高速公路機電系統在應用現代通信技術后，其自動監測水平與能力獲得了大幅度提升，并且，在通信技術大類下，通過各個子類技術的專門化運用，強化了高速公路機電系統與外部交通運輸場景的聯動，提高了機電系統內部的數據處理速度，全面推進了高速公路由信息化管理向數據化管理的轉型升級。結合以上分析，建議在“物聯網”建設的新時期，積極增強不同通信技術在高速公路機電系統中的專門化應用研究，進而促進高速公路管理業務的專業化分工，為后續的高效化管理與系統性聯動奠定技術基礎。

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