移动通信在高速公路信息化建设的应用
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【摘要】随着移动通信网络相关技术的日益完善，我国移动通信网络已经从3G发展至4G，且无线网络技术应用日趋成熟，基于此背景下，移动通信在高速公路系统中的应用也促进了信息化建设，提高了管理效率和质量。本文首先对高速公路通信系统业务内容进行总结，其次分析了高速公路移动通信关键技术，然后结合实例阐述了移动通信在高速公路信息化建设中的应用及效果。
【关键词】移动通信；高速公路；信息化
1引言
当前移动通信技术在公路信息化建设的中应用范围较广，具体有电子不停车收费系统、办公自动化系统、公路应急指挥联动系统、路政管理系统等。因为带宽限制，部门地区没有覆盖移动通信网络，在一定程度上阻碍了高速公路信息化建设范围的扩大。但是基于技术可行性和实施效果来看，高速公路信息化与移动通信技术的结合成效显著，具有较高的推广应用价值。
2高速公路通信系统业务范围
高速公路通信系统业务范围主要包括：①语音业务，主要有普通电话、指令电话、紧急电话，这些业务均为窄带业务，其对于带宽的要求较低，主要为E1小颗粒承载，高速公路数字程控交换机通过数字交换解决多元化业务需求问题，随着通信技术以及计算机技术的快速发展，高速公路语音业务广泛采用软交换技术实现系统目标；②计费数据、监控数据，这类业务均属于固定带宽业务，其对于传输通道的性能和运行质量有着较高的要求，必须保证数据互通的及时性和准确性，同时需要保证各端口的独立性及运行安全；③办公自动化业务，随着我国城市化进程的逐渐加快，高速公路网络建设范围不段扩大，涉及的业务内容和业务人员数量越来越多，为了实现高效率管理，需要加强办公自动化建设，引入移动通信技术，根据高速公路的系统管理要求细化管理单位，建立省中心-管理处-通信站多层管理机构，全面运行办公自动化，保证各部门的信息互通，提高工作效率，强化合作办公以及协同的办公能力，有利于满足当前复杂化的办公要求；④高清视频监控，随着监控技术日益优化，结合高速公路对于交通网络运行监控以及安全管理的要求，需要扩大监控范围，提高监控密度和强度，从而可及时且准确掌握高速公路运行现状，保证运行畅通和安全，也可以及时处理交通事故，排除隐患；⑤服务区WiFi，高速公路网络的建立提高了公共交通体系的运行能力，也方便了人们的出行。现下，随着经济的发展，人们生活方式也不断转变，越来越多工作选择自驾出行。为了保证出行畅通，帮助公众更好地了解天气和交通信息，高速公路在服务区布设WiFi系统，为人们提供网络信息服务，更大限度的满足了公众出行的多元化需求。
3高速公路移动通信系统关键技术
高速公路通信系统主要是由光缆数字传输系统、图像数据传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统以及紧急电话系统共同组成。下面就高速公路通信系统建立与功能实现涉及的关键技术进行详细阐述：
3.1光纤数字传输系统
光纤数字传输系统是以光波为载体的通信系统，光纤是主要的传输介质，用于传输数字信号。光纤数字传输系统为高速公路监控、收费系统图像、数据、传真、话务等业务提供了通信服务，建立专用的传输通道，加快了信号传输速度。随着高速公路业务的不断发展，原先高速公路使用的PDH传输技术在传输较大流量的数据业务时愈显吃力，高速公路的传输策略也逐渐更换为MSTP传输技术。同时随着视频监控技术在高速上的应用更为普遍及频繁，基于对大流量的监控图像传输的需求，高速公路使用了万兆以太环网技术对高速公路内部图像进行传输。高速公路内部万兆以太环网组网如图1。此间，基于对设备及人员更高效的配置利用，高速公路也采用了HybridMSTP技术进行数据及图像的传输。HybridMSTP技术在原有成熟、稳定、高安全的MSTP技术基础上，进一步采用统一交换架构，不仅完全继承了传统MSTP的传送能力，更具备基于MPLS/MPLS-TP技术的全分组传送能力，它完全兼容现有MSTP网络，同时支持高效分组传送，能以最佳性能和成本满足承载网分组化转型诉求。HybridMSTP采用“统一交换”架构，满足现有用户对于传统业务的高质量传输需求，同时解决日益增长的分组业务承载要求。高速公路内部HybridMSTP组网如图2。
3.2程控数字交换系统
程控数字交换系统是由通信中心的数字程控交换主机及若干用户共同组成的系统，该系统以高速公路内部网络为基础，解决了高速公路内部的通话问题。
3.3紧急电话系统
早期高速公路在普通路基段路侧及隧道内设紧急电话设施，以便紧急事故发生时可进行紧急救援求助。随着个人手机通讯业务的不断发展，在普通路基段行车人员可使用自己的手机拨打救援电话，路基段采用设置紧急救援专用服务电话的方法，在路侧设置标识紧急救援专网电话的标志牌，在通行卡上印刷紧急救援电话的号码，向用路者公告救援电话号码，以保意外事故发生时，相关信息能够及时高效的传递到有关管理部门和救援单位。而隧道内则保留紧急电话，紧急事故发生时，行车人员可通过隧道内紧急电话及时求救。
3.4数据、图像传输系统
高速公路的数据传输系统的基础是光传输系统，高速公路光传输系统为监控数据及收费数据提供了可靠稳定的传输通道。目前。高速公路的图像传输主要采用万兆以太环网及HybridMSTP环网进行传输。万兆以太环网及HybridMSTP环网具有带宽大、传输稳定安全的特性。
3.5移动通信系统
移动通信是现代综合业务通信网中的重要组成部分，与卫星通信、广信通信等统称为现代通信领域的三大新兴通信技术手段。移动通信技术是采用无线通信技术实现各移动终端与移动终端或移动终端与固定终端之间的信息交互。移动通信系统主要应用于高速公路的调度通信模块。
4实例分析移动通信在高速公路信息化建设中的应用
某高速公路基于移动通信基站实现对高速公路交通状态的实时检测，该公路的移动通信系统建设如下：
4.1系统框架
该高速公路工程充分发挥移动通信基站的作用，实现对原始信令以及收集交通信息的采集工作，并且通过处理之后将其上传至高速公路控制管理中心，实现对高速公路现有运行状态的实时监控，建立了如图3所示的通信系统框架。该系统功能发挥需要有移动运营商提供技术支持，采用专业的信息设备采集指定区域内的移动通信基站发送的指令信息，并且按照交通业务所需数据的制定格式对指令信息进行转换，并且去除数据中有关个人隐私信息，初步处理后传送至手机交通信息采集系统，供高速公路管控中心采用。该系统的主要功能为：①采用移动通信基站对数据信息进行处理分析，而该功能模块在接收到移动运营商提供的原始信令数据后，通过建立的专业通信通道到对数据进行采集和处理，并去噪过滤。②需要对当前高速公路运行现状进行客观评价，及时了解当前高速公路运行管理中存在的不足之处。该功能模块通过移动通信基站信令数据生成高速公路分路段道路交通状态信息，其中主要包括了有效数据的采集，并且与相关图像信息的匹配，并且制定路径并判别，了解高速公路行车和驾驶人员的旅行时间以及行驶速度。当前驾车人员较多，需要对当前的车型、每日通行量进行调查了解，生成数据图形调查数据并储存备用。手机原始信令数据、处理过程中的中间数据和最终成果的存储需要根据高速公路的管理要求对数据进行分类，从而为高速公路管理以及调度提供数据信息服务。
4.2系统业务流程
4.2.1移动运营商原始信令采集收集原始信令数据通过移动通信基站完成数据输入，实现交通状态信息的采集。同时由移动运营商负责将移动通信基站网络中采集到的目标单位内的原始收集信令数据经过初步筛选后传送至高速公路控制中心，在有效维护移动用户的个人信息之外，也为高速公路管理提供数据参考。4.2.2路网上移动通信基站信号覆盖采集处理对高速公路沿线进行现场勘察，获得指定区域内2G以及3G基站信号情况，详细信息有基站覆盖边界、信号强度信息等，并且按照高速公路交通网络的GIS底图的基础数据通过专业的处理软件将其绘制为配套的图像等，印证与道路交通网络的相互关系。4.2.3数据测试分析与交通模型参数优化通过摄像机或者是人工对高速公路固定路段进行信息采集，补充数据源如线圈数据等，将其用于高速公路交通信息的数据处理和便捷，对路段的交通运行质量进行评估，并建立相应的数据模型对交通运行参数设置进行优化。4.2.4高速公路实时交通状态信息结果数据提交根据以往设置的多源异构交通信息融合处理接口以及交通状态信息接口，将手机交通信息采集系统将获得的交通运行信息按照规定格式进行编辑，并且传送至对应接口，这样在管理调度过程中才可以直接选用数据。
4.3系统应用
该高速公路于2012年建立移动通信基站大数据分析技术的高速公路交通状态检测系统，该系统结合了省市交通运行分析系统平台数据，通过多加运营商的信令数据集合，完成了高速交通指挥和路况信息播送等功能。多年实践调查发现移动通信基站大数据分析技术应用良好，提高了该高速公路的运行质量，较以往而言，拥堵现象有明显改善。
5结束语
综上所述，随着移动通信技术水平的调高，其在高速公路信息化建设中的应用日趋成熟，且具有广阔的发展前景。但是为了切实提高高速公路系统运行质量和效率，需要依据公路系统的实际情况选择适宜的组网方案和通信方案，保证通信系统运行安全和稳定，为公路的运行检测、故障勘察、紧急事故处理等提供有利的技术支持，为人们的出行提供更加优质的服务。
参考文献
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作者：汤玉鹏 单位：广东新粤交通投资有限公司