6-1道路通信系统设计解析

•古代通讯•中国：飞鸽传书，烽火传信利用驿站的邮驿系统•国外：灯塔、通信塔、旗语第六章道路通信系统概述现代通信网中的传输手段微波端站光纤通信微波通信卫星通信微波端站复用设备复用设备同轴电缆通讯发展简述•电通信阶段•1876年贝尔发明电话机，1937年莫尔斯发明电报机，及无线电通讯的发展•现代通讯•模拟通信系统•(传统的)有线载波电话，无线电广播，电视（卫星电视、数字有线电视除外）•数字通信系统•卫星通信、光纤通信、移动通信、微波通信通信系统是各等级公路现代化管理的支撑系统，完成数据、语音、图象等大量信息的传输。●收费系统信息传送高速公路管理的基础，有偿使用是高等级公路可持续发展的基本条件●内部各系统业务联系常规交通信息、救援、维修等的及时传送。●内部各系统与外界联系上级管理、公安、消防、医院、工程、媒体等部门及时互通。道路通信系统的作用先进的高速公路综合通信系统能迅速、准确地实现上述三方面的功能，是确保道路畅通的基础设施之一。就道路通信技术本身而言，与常规通信无本质的区别。但高速公路作为现代公路网的主骨架，高速公路通讯系统设计应满足其建设、使用、管理等方面的需求，因此也具有其特殊性。高速公路交通流量大、车速快，因此它需要高水平的服务。为了迅速了解高速公路运行情况，及时处理事故，要求报警及时、指挥得力，随时交换路网各节点的信息，进行分析处理，并把路网内各段的运行状态及时提供给汽车驾驶员，以利于控制、诱导交通、避免道路阻塞和交通事故，保证交通畅通，所有这一切要求采用现代化的交通管理手段，和现代化的通信设施才能得能实现。一、高速公路通信系统的特殊性1、地域的特殊性管理站、通讯设施必须沿道路线性分布，在地理位置上可选择的机会较小。2、专用性道路通信以内部通信系统为主，大部分时间用于处理交通内部业务；并入公用通信网为辅，用于特殊情况与外界的联系。3、有线通信为主，其他形式为辅数字、音频、视频信息量庞大，必须依赖有线网络传输；地域狭长，需保持灵活的通讯方式。以往高速公路的建设是分段建设、分段投资，通信系统设备的采购没有整体规划，设备仅考虑满足本路段的通信需求，很少考虑区域网乃至省网的联网需求，致使通信网络不畅通，设备维护工作量大，不能实现统一的网络管理。所以应该在道路建设规划的同时进行通信系统的规划，并根据道路建设进度分期实施通信工程，全网统一技术规范、设备采购，实现互联、互通。二、通信系统设计与建设高速公路通讯体系的设计与建设是一项关系地区众多行业、部门，且符合全国交通专用通讯网规划、国家相关技术标准等。1、设计准则●符合交通专用网规划，遵循国家技术标准；●保证系统联网需求保证各路段、道路、区域之间。信道优于终段设备。●专业化建设；（人、财、装备的职业化需求）●稳定、先进、可发展。通信技术的日新月异；交通领域不断提升的交流需求2、设计目标高速公路通信体系分长途网、地区网、用户网三个通讯层次，用于不同的传输距离。由于道路狭长分布的特点，其通讯主干线以长途网、地区网构成。●省际专用网（长途网）设计目标◆内部综合通信功能（整体管理）◆建全内部子系统：电话交换网、数据传输系统、图像传输系统、移动通信网等◆有线（光纤）为主，无线（微波、卫星）为辅◆数字交换体系◆保留增容、升级余地（高配置、信技术、严规范）●路段专用网（地区网）设计目标◆语音、数据与文字、图像实时传递系统◆数字程控交换系统（地区网的建设原则上要考虑对综合通信系统ISDN的适应性与扩展）◆远期增容、联网的余地◆本路段专用紧急（安全）电话网综合通信系统：集数据（含文字）、语音、图像等信息实时传递功能于一体，且能满足计算机管理、数据交换、现场指挥调度、电话会议等需求的现代通信体系。三、数字通信系统近二十年数字通信系统具有更能适应人们越来越高需求的特点，而得以迅速发展并取代模拟通信系统成为现代通讯的主流。1、数字通讯网运用数字传输设备和数字交换设备，在指定的两点或多点之间进行数字链接，用数字信号来传输和交换各类信息。2、数字通信系统主要优点●不受传输距离影响，质量高，抗干扰能力强；●加密性能好，便于保密通讯；●集成性能好，设备通用性强，体积小，功耗低；●数字信号便于处理、交换、存储、计算机管理。数字通讯系统的主要缺点是所需频带较宽，通常是模拟通讯系统的5～15倍。随着计算机技术、光纤通讯技术、接口技术的发展，数字信息载体频带仍有很大的余地，因此为数字通信的发展创造了条件。目前，在我国已建成的高速公路通信系统中还有相当部分模拟通信设备。在建设准同步数字通讯系统（PDH）的过程涉及大量数字交换设施建设的问题，并要为国际化同步数字通讯系统（SDH）建设做好必要的基础作。2、衡量数字通信质量的指标：评价数字通信质量的两个重要指标●数字通信的传输速率（bit/s比特率）传输单位信息量所消耗的信道资源（带宽和间隙）称为有效性，一般用传输速率的比特率来衡量。●数字通信的差错率传输与接收信息的准确程度称为可靠性。用差错率来评定；此两项评定指标在实用中是相互矛盾的一对参数，应根据经济、技术的实际状况取得适当的统一。信道（侠义）：发送与接收设备之间传输信号的传输媒体如明线、各类缆线、自由空间、电离层、对流层等。广义的信道概念还包括有关设备部件、电路等。●高速公路通信系统可分为以下三个通信层次：长途网，地区网和用户网。●第一通信层：长途网包括各路段管理处与省管理局及各管理处之间的通信，属主干线通信。网内主要是省局与各管理处之间的纵向业务，包括电话、数据报表、电视会议等。其特点是通信业务量小，通信距离长。四、高速公路通信系统的通信层次●第二通信层：地区网包括各路段管理处与所辖管段内的管理所、收费站、服务区等部门之间的通信，属区间通信。由于我国高速公路的管理体制基本上是以路段为单位，由各路段管理处具体负责该路段的运营管理，实施收费、交通监控和调度，所以通信业务主要为路段内部通信。其特点是通信业务量大，业务种类多，通信距离中等。●第三通信层：用户网它是路段内各通信站与该站服务范围内各类用户之间的通信，属站内通信。其特点是通信业务量大，通信距离短，实时性强。由于高速公路各站、所处的地理位置是沿公路呈线状分布，因此由长途网和地区网共同组成了主干线传输系统。五、高速公路信息类型与传输方式1高速公路需要传输的信息，按用途可划分为下述种类：①监控、收费、隧道消防等机电子系统的控制指令，监测和收费数据等数字信号；②闭路电视的视频信号；③程控数字交换电话和紧急电话的语音信息；④管理部门与车辆用户的多媒体(语音、数据、图像)信息传输；⑤车辆用户与卫星的通迅信息(从卫星获取GPS信息)。2.传输方式●固定端到固定端的通信采用有线传输;●固定端到运动端(如监控中心与车辆)和运动端之间的通信为无线传输。高速公路通信系统的基本组成及功能图像传输数据传输紧急电话指令电话业务电话广播及电台GPS主干线传输：通信主干线，高速公路沿途不同距离、不同部门、不同区域、不同方式的通信连接方式无线信道有线信道传输媒介交通信息视频采集紧急电话微波通信车辆监测车载系统高速公路的通信业务大致可以分为语音、数据和图像三大部分。语音业务包括业务电话(BTBusinessTelephone)、指令电话(CTCommandTelphone)、紧急电话(ETEmergencyTelphone)、无线集群、广播等。业务电话BT是通信系统基本的通信业务，包括网内各级管理机构的业务电话和个人电话，它能实现高速公路专用网内用户和公用网用户间的通话；指令电话CT为在高速公路内部进行交通管理和调度指挥服务，指令电话调度台对分机具有选呼、组呼、令呼等功能，它包括有线指令电话和无线指令电话；紧急电话ET是高速公路内部专用的安全报警电话，为高速公路使用者提供紧急呼救求援的通信手段；广播包括路侧道路情报广播及交通信息电台广播。数据业务包括高速数据业务和低速数据业务。高速数据业务主要是指高速公路收费系统和综合管理信息系统（包括办公自动化系统、路政和养护管理信息系统等）计算机通信网络的数据业务，通信系统为其提供传输信道。其中收费系统计算机网络要实现收费站、收费（分）中心、收费总中心的三级收费网络互连，计算机收费局域网的速率一般为10Mbps/100MMbps。低速数据业务主要是指外场交通监控数据业务，包括可变情报板、限速标志、车辆检测、气象检测、图像切换和控制等。图像业务主要是(CCTVClosedCircuitTelevision)交通监控图像及会议电视图像。CCTV交通监控图像包括收费站中收费车道、收费亭、广场图像以及重要路段和立交桥的外场监控图像。从以上分析可以看出高速公路通信网是一个多业务、传输距离长的专用多媒体传输系统，同时伴随着交通信息产业的兴起，高速公路通信网作为交通信息网的重要组成部分，其用户的可用带宽需求在逐步增加，对业务的要求也逐步向宽带化、实时化发展。因此，高速公路通信系统必须把语音、数据和图像三种业务集成在同一网路平台上实现真正的综合业务数字网（ISDN），并且向宽带化（B-ISDN）方向发展。●专用性强，通信对象主要是公路管理部门内部各个单位和沿线行驶的客户；●要传输的信号种类繁多，有语音、活动图像、数据和GPS定位信号等；●通信方式繁多，几乎包含当前的所有通信方式；●数据、图像和语音的传输和处理直接相联，计算机直接参与通信是公路通信的特点之一；六、高速公路通信特点和要求●要求可靠性高；●公路通信里程约为50～400km，终端通常不超过1000个，可归属小型通信系统范畴；●高速公路通信系统建立分级管理体制，在各管理分中心建有通信分中心。1、省专用网的设计目标（1）实现省高等级公路管理局与省内高速公路各路段管理处的通信联网，建立交通管理部门内部综合通信专用网。（2）根据交通行业管理的要求，专用网应确保话音、数据及图像等各类信息准确、及时地传输，在专用网内部建立电话交换网、数据传输系统、图像传输系统和无线移动通信系统。七、高速公路通信系统的设计目标（3）干线通信以数字光纤通信为主，数字微波通信为辅，采用SDH(同步数字)系列设备，构筑数字同步传输网。（4）以数字程控交换机为核心，建立数字交换网。不仅能满足电话业务的要求，而且能实现数据交换、调度指挥、电话会议等各种功能，并且适应ISDN(综合服务数字网)的标准。（5）方案设计起点要高，积极采用高新技术，方案统一设计，采用统一的技术标准，便于分期实施和联网，留有充分余量，便于扩容和升级。2、路段通信系统的设计目标●（1）为本路段公路管理及收费、监控系统提供不间断的通信手段，保证实时的话音、数据、文字和图像通信，并有足够的能力适应综合通信系统的扩展。●（2）数字程控交换系统具有话音、数据综合通信能力，并能在今后适应综合服务数字网的要求。（3）能满足远期扩容及省专用网、电信公用网的联网要求。（4）全线配置独立的应急电话系统，构成本路段专用安全电话网。