北京公科飞达交通工程发展有限公司 北京 100088
摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，高速公路工程建设越来越多。随着高速公路建设的持续稳步推进及深化收费公路制度改革取消高速公路省界收费站的实施，与之配套的高速公路通信系统技术也得到了全面革新与发展。本文将具体分析高速公路机电工程通信系统及相关技术，并探究技术未来发展方向。
关键词：机电工程；通信系统；光纤传输
引言
通信系统技术可全面收集机电设备的数据信息，对高速公路的运行状况、车流量等信息进行整合与分析，提升高速公路管理水平，保障其可持续发展。
1高速公路机电工程通信系统的组成
1.1系统硬件
通信系统硬件构成较为复杂，主要包括交换体系、接入网以及电源。其一，交换体系。交换体系在公路管理、计费、中继接续以及用户接入中起到关键作用。信令和中继线是交换体系中较为常用的连接方式，其可以为用户提供更加优质的服务。随着我国通信系统技术的发展，V5协议作为一种新型的连接方式已经获得广泛的应用，其可以将接入网和体系紧密联系，保证中继接续和用户接入都在控制和管理中。其二，接入网。接入网属于通信系统中的联合设施体系，起到了纽带和桥梁的作用。在所有系统硬件中，接入网处于最核心的位置，能够处理诸多重要而复杂的通信业务。其三，电源。电源是保证通信系统正常运行的基础设施。当前电源规格主要采用220V交流电，为了保证系统运行的安全性和稳定性，在电源设备、管线以及电缆的选择和安装中，需要做到认真对待，保证质量，避免给系统后期的使用埋下安全隐患。
1.2系统软件
软件系统是高速公路通信系统重要组成部分之一，是确保硬件运行正常的重要保证。光纤数字传输系统的网络管理系统对传输部分能够进行告警监视、故障检测、区段定位、端到端性能监视单端测试维护、利用交叉连接功能进行电路调配、按授权进入，以及对所有申请，接入的监视和控制等；负责接入网用户线路、设备环境和性能的全面集中管理和维护。软交换的网管系统功能包括用户管理、路由管理、服务电路管理以及对其进行控制，如中继线的调配等，并能监视全网各中继电话、话路的状态，实时处理随机出现的意外状况。
1.3数据传输
数据传输是通信系统的基础单元。在当前的通信系统中，传输数据的主要方式为光线传输、模拟传输、音频话路以及电缆传输。上述数据传输方式在性能和安全性方面存在一定的差异，在应用中也各具优势。例如，音频话路和电缆方式的数据传输可应用于监控体系中，可以保证数据传输的安全性和保密性。通过模拟信号进行数据传输主要应用于监控设备中，可以快速将信号反馈到系统中，保证监控设备运行正常。光线传输是当前应用最为广泛的一种传输方式，主要应用在图像或符号处理中，具有良好的传输效果。
2高速公路机电通信系统中的主要技术
2.1PON技术概述
无源光网络（PON）技术是指在光分配网络（ODN）中不含有源的电子设备，ODN中所有的传输设施都采用无源电子设备，如光纤、光连接器、无源光分路器及光纤接头等。PON因其技术特性，可以避免外部电磁干扰，而且有较低的设备故障率及较高的系统可靠性。虽然PON的传输距离较有源光网络（AON）为短，但其却有着造价低、易于维护等显著优势。从技术发展的趋势来看，随着业务对带宽要求越来越高，现在广泛使用的以太无源光网络（EPON）及吉比特无源光网络（GPON）在技术上的瓶颈将日趋明显，因此引入波分复用（WDM）的下一代无源光网络（NG-PON）将引领将来的发展方向。
2.2分组传送网技术
分组传送网技术又被称作PTN，通过IP业务与底层光传输介质间层面的设置以实现分组业务操作，可降低通信成本，提升带宽的可靠性及安全性，为高速公路通信提供保障。分组传送网由QOS技术、OAM技术及生存性技术组成，形成独特的数据转发机制，可使通信系统具备多业务承载能力及网络拓展性。同时，分组传送网具备规范的定点规则，可通过明确的业务流量及流向，根据通信系统的实际运行状况，明确通信缺陷，结合标准中定义的ASON保护功能，实现通信系统故障的自恢复。
2.3RPR通信技术
RPR又称弹性分组环，是一个高效的优化协议，它通过分组交换点将环形结构组建出来，使用光纤连接不同节点，两个方向各异的内环及外环构成拓扑结构，RPR技术自身优势体现在以下几方面：①应用到了统计空间复用技术，即空间的再利用能力，在环形的拓扑结构中增加环的传输效率，提高带宽的利用率和有效带宽；②因为RPR技术在异步传输基础上发展起来，属于地址处理层，在环形服务网络中可有效应用到这一地址处理层，可依据此将以信息数据为中心的城域服务网络组建出来，从而帮助更快速、高效地检测故障。在高速公路机电工程通信系统现有部分接入网的MSTP平台上就采用了RPR技术，将RPR技术与SDH技术相结合，进行优先级业务处理，实现各个节点上环业务量加权公平并提供50ms环保护能力。
2.4异步传输网络技术
异步传输网络技术又被称作ATM，可利用LAN或WAN传输数据信息，具有灵活性强、传输效率高等优势。ATM技术支持声音、视频和图片等数据信息的传输，非常适用于高速公路视频监控系统，可提升高速公路监控视频质量，避免掉帧、马赛克等问题的出现，为高速公路监管提供可靠的参考资料。
2.5自动交换光技术
自动交换光技术是在光传送网中引入控制平面，使用接口、协议及信令系统，动态交换网络拓扑、路由和其他控制信息，实现网络资源实时按需分配和光网络的智能化。自动交换光网络技术使传统的多层复杂网络结构变得简单化和扁平化，光网络层直接承载业务，避免传统网络在业务升级时受到的多重限制，满足用户在资源动态分配、高效保护恢复能力等方面的需求。自动交换光网络具备以下特点：①快速、高质地提供各种带宽服务与应用，有效提高网络资源利用率；②更好地网络性能；③实时、动态的流量控制；④快速、有效的网络保护和恢复机制；⑤良好的设备互操作性和网络可扩展性。自动光交换技术支持永久连接、交换连接和软永久连接，满足高速公路机电工程通信系统不同网络的需要。该技术的应用可以及时准确发现高速公路在运行过程中存在的问题，将机电系统运行中的数据实时传输。
结语
综上所述，通信系统处于高速公路机电工程中的核心地位，是高速公路语音、数据和图像等信息的传输的重要保障。当前，基于云计算、互联网和大数据以及人工智能等新一代互联网技术的智慧高速公路已经浮现，这将为人们的高速公路出行提供更加舒畅愉快和高效智能的体验，也将使得高速公路变得更加绿色环保。随着高速公路建设的进展及数字通信技术发展越来越快，相关业务对通信系统也会提出越来越高的性能要求。
参考文献
[1]罗绮峰.高速公路通信系统新技术应用及其发展趋势[J].公路交通科技（应用技术版），2018，14（8）：253-254.
[2]蔡传江.我国现代高速公路机电通信系统设计及应用[J].电脑知识与技术，2017，13（23）：41-42.
[3]陈包君.通信系统在高速公路机电工程中的应用[J].电脑知识与技术，2017，13（19）：38-39.
[4]宋静静.解析高速公路机电工程通信系统技术及应用[J].河南科技，2019，(07):118－119.
[5]罗绮峰.高速公路通信系统新技术应用及其发展趋势[J].公路交通科技(应用技术版)，2018，14(08):253－254.