談高速公路融合通信技術(shù)應(yīng)用

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摘要:為加快高速公路語音交換系統(tǒng)的發(fā)展，在高速公路的通信系統(tǒng)中開展了融合通信應(yīng)用。針對當(dāng)前階段高速公路通信系統(tǒng)存在的問題開展了系統(tǒng)分析和研究，提出了基于高速公路通信專網(wǎng)和SIP軟交換技術(shù)的規(guī)劃部署方案，并構(gòu)建出全省統(tǒng)一的三級(jí)分布式架構(gòu)。針對高速公路安全運(yùn)營和集中運(yùn)維要求，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方案和組網(wǎng)方式，并從系統(tǒng)可靠性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行了評(píng)估，提高了相關(guān)管理單位的運(yùn)營效率和信息化水平。

關(guān)鍵詞:高速公路;融合通信;應(yīng)用效果

1高速公路通信系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，我國高速公路語音交換系統(tǒng)的通信體制大部分仍然是電路交換技術(shù)，采用數(shù)字程控交換系統(tǒng)提供語音業(yè)務(wù)，該系統(tǒng)由2級(jí)系統(tǒng)構(gòu)成。一般來說，在省通信中心設(shè)置大型程控交換機(jī)，提供大容量的市話和長話的接入，負(fù)責(zé)本省高速公路各運(yùn)營公司的話務(wù)接續(xù)，并提供跨省的長途電話接續(xù)。與此同時(shí)，在各個(gè)運(yùn)營公司分別配置程控交換機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)容量按照該公司規(guī)模來決定，該交換機(jī)一般設(shè)在路段的通信中心，負(fù)責(zé)本路段的各個(gè)辦公電話的接續(xù)，并通過省通信中心與省或其他路段進(jìn)行通信。另外，在各運(yùn)營公司的各個(gè)業(yè)務(wù)部門還分別部署有專門的通信系統(tǒng)，用以完成響應(yīng)的業(yè)務(wù)，如收費(fèi)對講系統(tǒng)、隧道緊急電話系統(tǒng)、指令電話系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)一般采用中小型程控交換機(jī)，且專網(wǎng)專用，具有一定的獨(dú)立性和封閉性?；陔娐方粨Q的程控交換系統(tǒng)主要普遍存在設(shè)備老化、組網(wǎng)復(fù)雜、不適應(yīng)業(yè)務(wù)IP化發(fā)展趨勢及業(yè)務(wù)單一等問題，不利于信息化的發(fā)展。

1.1系統(tǒng)運(yùn)營存在的問題

打電話占線不通，號(hào)碼多記不清，問題復(fù)雜無法表達(dá)清楚，需要人工記錄;不能一呼百應(yīng)，無法呼叫協(xié)助救援，安全風(fēng)險(xiǎn);多個(gè)系統(tǒng)之間，無法統(tǒng)一管理協(xié)同，事后無記錄;不能收、發(fā)通知和通告，傳遞事件信息、進(jìn)度、變化等;現(xiàn)場情況緊急，不能實(shí)施回傳現(xiàn)場圖像、聲音等實(shí)時(shí)證據(jù);不能滿足現(xiàn)代信息化管理安全營運(yùn)與保暢應(yīng)急。

1.2系統(tǒng)維護(hù)存在的問題

1.2.1基礎(chǔ)方面各種通訊基礎(chǔ)設(shè)施日益IP化和集成化，部分產(chǎn)品也開始向智能化方向發(fā)展，科技含量越來越高，尤其機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速，目前高速公路公司大部分設(shè)備入網(wǎng)時(shí)間較早，已接近壽命年限，故障頻發(fā)，同時(shí)，部分型號(hào)設(shè)備廠商已經(jīng)停產(chǎn)，后續(xù)服務(wù)無法保證，缺少備品備件，存在安全隱患。

1.2.2界面方面高速公路的業(yè)務(wù)管理根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)的不同，由不同的業(yè)務(wù)部門分別進(jìn)行管理，如收費(fèi)業(yè)務(wù)、監(jiān)控業(yè)務(wù)分別由收費(fèi)分中心和監(jiān)控分中心管理，同時(shí)，設(shè)備的采購、使用、維護(hù)等也分別由不同部門分別進(jìn)行管理，由于目前高速機(jī)電設(shè)備品牌型號(hào)多、工作模式等不統(tǒng)一，加上設(shè)備分布廣、不同區(qū)域跨度大等情況，通信網(wǎng)絡(luò)造成的問題頻發(fā)，大大提升了排查和維護(hù)的難度。

2融合通信系統(tǒng)的規(guī)劃部署

融合通信采用業(yè)務(wù)和呼叫控制分離、呼叫控制和承載分離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式部署和集中化管理，使業(yè)務(wù)可以承載在不同的網(wǎng)絡(luò)中，通過基于標(biāo)準(zhǔn)化和開放式的通信協(xié)議，提供多種多樣的業(yè)務(wù)應(yīng)用，快速加載創(chuàng)新型的業(yè)務(wù)。因此，融合通信系統(tǒng)不僅提供基本的語音業(yè)務(wù)，還提供各種增強(qiáng)型業(yè)務(wù)，如靈活的通信調(diào)度、視頻通話、文本通信、多媒體會(huì)議等等，具有業(yè)務(wù)加載快，創(chuàng)新性強(qiáng)、業(yè)務(wù)成本低的特點(diǎn)，能最大限度地提高通信系統(tǒng)的可用性和有效性。通信系統(tǒng)與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的融合是融合通信的重要價(jià)值，融合通信能夠統(tǒng)一各個(gè)業(yè)務(wù)部門的底層通信，為各個(gè)特定業(yè)務(wù)提供通信支撐，從而不再建設(shè)獨(dú)立的、專門的通信系統(tǒng)，如收費(fèi)對講調(diào)度系統(tǒng)、隧道緊急電話系統(tǒng)、路面預(yù)警廣播系統(tǒng)、指令電話系統(tǒng)等，都可以承載在融合通信系統(tǒng)中，真正實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的分布式部署和集中化管理。為高速公路的通信提供了經(jīng)濟(jì)、靈活的技術(shù)手段?；谌獻(xiàn)P構(gòu)建開放融合通信體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)融合，已成為業(yè)界共識(shí)［1］。從高速公路的安全運(yùn)營角度看，構(gòu)建緊急事件快速處置的應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的融合和統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)施資源的優(yōu)化組合和高效利用;從運(yùn)維角度看，實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)流程，業(yè)務(wù)統(tǒng)一受理，統(tǒng)一派發(fā)，統(tǒng)一管理。高速公路運(yùn)營架構(gòu)圖如圖1所示。為實(shí)現(xiàn)不同通信系統(tǒng)的融合，通信網(wǎng)關(guān)起著重要的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)匹配作用，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換和媒體轉(zhuǎn)換，為靈活組網(wǎng)提供支撐。網(wǎng)關(guān)在通信協(xié)議上，都是將各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的專有協(xié)議轉(zhuǎn)化為公共的、開放的和標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，使不同網(wǎng)絡(luò)間具有較強(qiáng)的的互通性和兼容性，從而能夠構(gòu)建出大容量的通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而承載各種各樣的業(yè)務(wù)和通信終端。融合通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總體架構(gòu)如圖2所示。利用高速公路通信專網(wǎng)，采用SIP軟交換技術(shù)的分布式架構(gòu)，建設(shè)融合通信系統(tǒng)。融合通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為3層架構(gòu)，分別是省中心、分中心、收費(fèi)站(含車道)/服務(wù)區(qū)/隧道。

2.1省中心

省中心設(shè)置一套基于軟交換架構(gòu)的融合通信網(wǎng)關(guān)，用于提供聯(lián)網(wǎng)公司、經(jīng)營性路段以及還貸性路段等的語音業(yè)務(wù)以及多方視頻會(huì)議業(yè)務(wù)。省中心的融合通信網(wǎng)關(guān)可與原有視頻會(huì)議系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議終端和融合通信終端的多方視頻會(huì)議。融合通信省中心負(fù)責(zé)本轄區(qū)融合通信系統(tǒng)的管理、使用、設(shè)備注冊等維護(hù)。

2.2分中心

分中心設(shè)置一套基于軟交換架構(gòu)的融合通信網(wǎng)關(guān)，用于提供分中心以及分中心所管轄收費(fèi)站的語音業(yè)務(wù)、多方視頻會(huì)議業(yè)務(wù)。分中心和收費(fèi)站的IP電話、對講機(jī)、單兵設(shè)備等通過網(wǎng)絡(luò)連接到分中心的融合通信網(wǎng)關(guān)，通過SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)融合通信。分中心也可根據(jù)實(shí)際建設(shè)需求，分階段建設(shè)融合通信系統(tǒng):建設(shè)融合通信網(wǎng)關(guān)滿足IP電話語音通話和視頻通話，各路段分中心負(fù)責(zé)本轄區(qū)分中心、收費(fèi)站(含車道)及服務(wù)區(qū)融合通信系統(tǒng)的管理、使用、設(shè)備注冊等維護(hù)。

2.3收費(fèi)站(含車道)/服務(wù)區(qū)/隧道

收費(fèi)站(含車道)、服務(wù)區(qū)和隧道內(nèi)安裝若干臺(tái)IP電話、對講機(jī)、單兵設(shè)備等前端設(shè)備。收費(fèi)站(含車道)、隧道內(nèi)IP電話可以在緊急情況下快速呼叫隧道所、救助中心或報(bào)警等。收費(fèi)站/單兵設(shè)備可以將現(xiàn)場的實(shí)時(shí)音視頻信息及時(shí)回傳到后臺(tái)監(jiān)控中心。除此之外，集群通信系統(tǒng)的使用可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度、群呼、優(yōu)先呼等功能。收費(fèi)站(含車道)、服務(wù)區(qū)內(nèi)安裝小型天線，對講機(jī)可通過小型天線接入到融合通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)內(nèi)的語音通話功能。單兵設(shè)備采用4G方式，通過電信運(yùn)營商的4G網(wǎng)絡(luò)訪問接入網(wǎng)融合通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單兵設(shè)備和接入網(wǎng)融合通信終端設(shè)備視頻通話功能。在高速公路分中心、收費(fèi)站(含車道)、服務(wù)區(qū)以及高速沿線重點(diǎn)部位搭建無線專網(wǎng)，該專網(wǎng)就近接入到IP接入網(wǎng)。前端的手機(jī)終端(安裝融合通信客戶端)可通過無線專網(wǎng)接入到融合通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與手機(jī)之間以及手機(jī)與IP電話、視頻會(huì)議系統(tǒng)的音視頻通話功能。

3融合通信系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的效果

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的快速提升，使得我國高速公路運(yùn)營面臨著前所未有的復(fù)雜性，需要運(yùn)營部門在安全的前提下，進(jìn)一步提高業(yè)務(wù)運(yùn)行效率。為此，高速公路的通信系統(tǒng)應(yīng)該具有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化和前瞻性，以融合通信為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)將能有效整合各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的整合，并為業(yè)務(wù)提供靈活的創(chuàng)新手段和技術(shù)空間，為各種業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐及業(yè)務(wù)管理部門的業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)高速公路前方發(fā)生緊急事故，監(jiān)控管理中心馬上通過融合合通信系統(tǒng)，通知交警及路政，并通過移動(dòng)終端，可以將現(xiàn)場信息的上傳下達(dá)，及時(shí)提醒司機(jī)朋友，對發(fā)生事故的路段，進(jìn)行交通管制，實(shí)現(xiàn)一路多方的聯(lián)動(dòng)機(jī)制。以“統(tǒng)籌規(guī)劃、講求實(shí)效、需求主導(dǎo)、以用促建、資源共享、互聯(lián)互通、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、保障安全”的原則，建設(shè)一體化的運(yùn)營管控力度，實(shí)現(xiàn)減少層級(jí)管理、提高運(yùn)作效率、優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)、降低運(yùn)營成本的目標(biāo)，全面提升高速公路運(yùn)營管理能力和水平。以融合通信管理體系為核心，進(jìn)一步優(yōu)化各高速公路系統(tǒng)層級(jí)管理模式及流程，實(shí)現(xiàn)管理層級(jí)制度化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和“調(diào)節(jié)平化管理、職能統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、工作提質(zhì)增效”的高效管理目標(biāo)。

3.1高可靠性

融合通信系統(tǒng)提供強(qiáng)大的高可靠性和高穩(wěn)定性，如不同設(shè)備之間的性能冗余、功能冗余，設(shè)備各個(gè)功能模塊進(jìn)行性能冗余和數(shù)量冗余，從而使得設(shè)備具有4個(gè)9，甚至5個(gè)9的穩(wěn)定可靠性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)備切換和恢復(fù)。同時(shí)，通信設(shè)備也支撐鏈路的冗余，進(jìn)而保障收費(fèi)站(含車道)、服務(wù)區(qū)、隧道擁有強(qiáng)大的業(yè)務(wù)提供能力，提高了業(yè)務(wù)的完整性和準(zhǔn)確性。

3.2高可擴(kuò)展性和兼容性

通融合信系統(tǒng)能提供極強(qiáng)的可擴(kuò)展性能，基于IP的統(tǒng)一通信協(xié)議，使得不同組件之間采用相同的通信機(jī)制，進(jìn)而能靈活提供組件數(shù)量的擴(kuò)充，如在語音通信的基礎(chǔ)上能快速擴(kuò)展到音視頻通信，并保證音視頻通信的兼容性，以支撐融合通信系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和規(guī)模擴(kuò)展，并進(jìn)行平滑升級(jí)。同時(shí)，開放、標(biāo)準(zhǔn)的SIP能充分保證不同系統(tǒng)的互操作性，讓高速公路信息化發(fā)展更加便捷。

3.3可管理性

長期以來，對設(shè)備的配置管理都是基于私有的管理協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，具有相當(dāng)?shù)姆忾]性，使得通信系統(tǒng)的管理比較復(fù)雜和低效。而計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得管理的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化越來越強(qiáng)，如基于標(biāo)準(zhǔn)的SNMP協(xié)議，使得系統(tǒng)的管理更加標(biāo)準(zhǔn)化和高效化。另外，對于常規(guī)的系統(tǒng)配置和維護(hù)，基于瀏覽器的B/S模式，更加簡化了系統(tǒng)管理，減輕高速公路管理和維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，提高網(wǎng)管和決策的效率。

3.4實(shí)現(xiàn)基于用戶的管理

改變以電話號(hào)碼為基礎(chǔ)的通信管理方式，將通信信道和端口與用戶本身進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)基于用戶的管理，而不是去管理復(fù)雜的鏈路和端口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全新的用戶管理。同時(shí)該技術(shù)不僅支持現(xiàn)有電話功能，還支持新式且多樣的多媒體信息服務(wù)業(yè)務(wù)［2］。

3.5先進(jìn)性和成熟性

融合通信采用標(biāo)準(zhǔn)的IP通信，具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)成熟性。IP技術(shù)子互聯(lián)網(wǎng)誕生以來，經(jīng)過了幾十年的技術(shù)研發(fā)和積累，已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)某墒煨?，且也在繼續(xù)快速發(fā)展，使得融合通信系統(tǒng)不斷引入新的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而保持其強(qiáng)大的先進(jìn)性和成熟性，為各種業(yè)務(wù)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

3.6經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益

融合通信技術(shù)在高速公路上應(yīng)用，能夠充分整合各個(gè)業(yè)務(wù)部門的通信子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速公路通信系統(tǒng)在技術(shù)和管理上雙重優(yōu)化［3］。同時(shí)該技術(shù)為強(qiáng)化各個(gè)業(yè)務(wù)部門之間的業(yè)務(wù)協(xié)同提供通信支撐，從而提高跨部門的業(yè)務(wù)處理效率，降低部門間的溝通成本，特別是對高速公路在處理緊急突發(fā)事件時(shí)，能實(shí)現(xiàn)事件的快速發(fā)現(xiàn)、響應(yīng)和處置;同時(shí)，新業(yè)務(wù)可以在融合通信系統(tǒng)上直接加載，避免了系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)，系統(tǒng)的管理和維護(hù)可以更加集中，從而降低高速公路的建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)降本增效。后期，融合通信系統(tǒng)將充分引入人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等快速發(fā)展的前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)音視頻通信與路網(wǎng)預(yù)警、車路協(xié)同等各個(gè)智能化系統(tǒng)的充分融合，打造“先進(jìn)、安全、高效、快速、舒適”的智慧型高速公路，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供完善的交通環(huán)境，為廣大公眾提供優(yōu)質(zhì)的出行體驗(yàn)。

4結(jié)束語

高速公路融合通信系統(tǒng)促進(jìn)了高速公路各業(yè)務(wù)管理的信息化，為業(yè)務(wù)的承載提供基礎(chǔ)，為相關(guān)管理者和人員提供方便的溝通和管理，方便信息共享，并達(dá)到十三五及后期十四五提出的“提高應(yīng)急指揮能力”和“安全監(jiān)管、應(yīng)急系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)等與通信系統(tǒng)進(jìn)行融合”的目標(biāo)和方向。高速公路融合通信系統(tǒng)對高速公路機(jī)電信息化帶來了突出的效果。

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作者：華實(shí) 單位：湖南省交通科學(xué)研究院有限公司