高速公路通信系统在收费与监控中的应用

前言

高速公路的总里程较长，为了更好的管理高速公路，使其能够正常运行，需要做好对于高速公路运行的监控并将数据输送至高速公路交通信息中心，从而使得交通信息中心依据所得到的数据进行形式判断，并对高速公路的运行进行一定的调整，而这一过程都需要依靠高速公路的通信系统，由高速公路的监控、收费等系统发出的信息（图像、影音等）都需要经过通信系统进行传输。

1 高速公路通信系统简介

高速公路通信系统一般也分为通信站、通信分中心、通信总中心几个层次。高速公路通信系统的硬件组成主要由：光纤网络、数字程控交换机系统（含指令电话系统）、光电缆线路工程以及通信电源系统等组成。通过所构建的通信网络，就可以将所收集到的信息逐级（站、分中心、总中心）进行传输，从而确保了信息的快速传输与信息的通畅。

2 高速公路的收费系统及其数据传输方式

现今在高速公路上所采用的收费系统是半人工的方式，在进入高速公路时采用的是自动发放计费卡以提高通行效率，并根据所收集的数据来计算相应的里程及收费数目，而后采用人工收费，在收费站设置车辆检测器校核，闭路电视监视收集收费站的实时运行数据。现今，高速公路收费向着互联网收费的方向发展，在不远的将来将会出现自动收费的方式，现今运行的高速公路ETC通道就是一个成功的案例。

2.1 高速公路的计算机收费系统

对于高速公路上的收费系统主要分为收费中心计算机系统和收费站分站系统，其中，对于收费站所组成的的计算机系统主要包括的是收费车道的计算机终端与收费站总控制室，以及由以上两者所构成的局域网，收费中心的计算机系统所组成的局域网，以上各种局域网之间则需要使用高速公路的通信系统进行数据交换。

2.2 高速公路收费数据的传输

高速公路的收费系统采用分级的方式，其主要分为收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机三级。其中，各分级局域网之间采用的是光纤网络进行连接，对于收费站与收费中心之间采用的是数据通道直连的方式，各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps（G.703）数据通道接口。而在收费站的中心局域网内的各个计算机之间则采用的是路由器进行连接的，对于收费站级的数据通信所使用的路由器则需要具备多个E1（G.703）接口，能够使其中一个与收费中心进行数据的传输，而另一个则需要与区域的拆账中心进行数据的连接。

2.3 收费站监控图像的传输

高速公路在各个收费站点都设置了监控摄像机来对各个收费通道以及收费站点的情况进行拍摄并实时传输到收费中心中进行数据处理，并通过收费系统完成监控、控制信号的传输。其中，对于摄像机图像信号的传输是专门的一根光纤，而其中的控制信号则采用的是话路通道进行传递的，当信号传递到终端后需要经过MODEM的调制解调后方能进行使用。

3 高速公路的通信系统

3.1 高速公路的线路铺设

由于高速公路的总里程较长，为保证多个收费站点与总的数据中心之间的信息传递，良好的通信线路是数据传输的重要保证，在进行通信线路的设计过程中，需要从经济性、可靠性、合理性等多个方面出发来设计高速公路通信网络。光纤通信是一种现今使用较为成熟的技术，其信号传输质量稳定，抗干扰能力强，同时相对于其他的信号传输方式价格适中，能够实现高速公路通信过程中的语音、图像数据、控制数据等的顺利传输，由于高速公路的总里程较长，沿途都需要设置收费、监控以及控制终端，因此对于通信量的要求较大，使用光纤网络所具有的频带、通信容量都较大的特点能够较好的满足高速公路的通信需求。同时光纤通信还具有通信容量大、数据通信的质量较高、对于外界的干扰能够良好的屏蔽且能够长距离的进行数据的传输等特点，以上这些特点都是高速公路通信系统所需要的。同时使用光纤通信能够照顾到一些站点之间距离过大的通信需求，通过光纤通信的中继特性能够良好的解决这一问题。光纤通信采用的是长波长单模光缆传输方式，通信容量较大且造价较低，能够在长距离传输中降低成本。

3.2 高速公路通信系统的程控交换

通过以上介绍的高速公路各个站点的组成，可以将高速公路的通信系统分成三个层次，对于各层次之间的程控交换采用3级程控交换的方式，第一级为高速公路总公司通信总中心，其主要负责本通信网络之间或是与外部网络之间的话务接转，而第二级程控交换主要负责本局话务接续与本局以外的话务转接，第三程控交换则是设置在各个收费站点的信息管理中心，主要负责本局的话务通信。同时三层程控网络之间建立起一个互联的网络从而使得高速公路的通信系统构建起一个多迂回、多路由的程控数字交换网。

3.3 高速公路的语音通信

高速公路的语音通信主要包含电话系统、指令电话系统和移动电话系统的建设工作，在建立时需要充分结合各个部分之间的通信建设情况建立起一套完整的、覆盖整个高速公路的语音通话系统。

3.4 高速公路的移动通信系统

在建立起良好的固定通话通信的同时还需要建立起一套较为良好的移动通信系统，其中移动通信主要是针对与高速公路通信端中的一端处于移动中的信息通信，其中通信的信息包含有通话、数据、传真、图像等多个种类。移动通信网络的建设可以选择租用公用蜂窝移动通信网，但是相较于自建网络，公用蜂窝移动通信网在管理上具有较大的优势但无法满足高速公路移动通信中对于群呼、组呼等调度的需求。所以，还是需要建设自建网络来满足移动通信要求，确保高速公路的移动通信的畅通。

4 高速公路监控系统的通信

在高速公路的收费站点、路段上都设置有摄像头，可以将所拍摄到的图像信息传输到后方的调度中心，方便高速公路的管理人员依据高速公路的运行情况进行相应的决策。由于图像数据的信息量较大，需要使用通信容量较大的光纤网络进行数据传输，有高速公路的监控摄像点分布较稀疏，因此多采用一对一的方式进行数据传递，当需要在不同的视频之间进行切换时则需要调度中心在所需的视频信号进行选择。

4.1 高速公路监控数据的传输

高速公路的通信系统在各站综合业务接入网的ONU设备业务通道中提供足够的2/4wVF接口，而对于监控数据则通过调制解调转换为模拟信号进行传输。

4.2 高速公路监控图像传输

高速公路的监控系统由于需要实时传递摄像机的图像信息且信息量较大，因此需要单独占用一根光缆并在传输的终端将视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后使用。

5 结束语

高速公路的通信系统就相当于人体的神经网络，传输速度快、传输质量稳定是对高速公路通信系统的基本要求，文章主要分析了高速公路通信系统的组成以及其对应图像、语音以及控制数据的传输应用进行了介绍。