高速公路通信系统传输子网的设计

摘要高速公路联网收费是高速公路的收费管理发展的大势所趋，本论文在江西省高速公路实行联网收费的环境下，对公路干线通信网进行了设计，建立了以SDHSTM -4 为主体的传输主干层，为了保证整个通信网络的时钟同步，还从网络的建设需求出发提出主从式同步的时钟信号网的建设方案。

文中详细讨论了通信网络中的各种技术和通信子系统的具体结构及功能，描述了联网环境下的通信系统各子系统如何实现，图示了干线网络组成、同步网时钟系统、网管系统的构成等，描述了数字程控交换联网时中继方式，视频图像的传输方式等。

另外，本文对高速公路的通信网络如何适应通信技术的发展以及高速公路综合业务应用方面作了有益的研究。

本设计在江西省高速公路联网收费区域中已顺利实施，江西省高速公路目前己完成了联网收费第一阶段建设目标，基本实现了全省联网收费，联网收费系统自开通以来运行平稳，带来明显的社会效益和经济效益。

关键词:高速公路;通信网络;SDH;视频图像传输目录第一章绪论1.1 研究背景1.2 研究目的及意义1.3 本文所作工作与论文安排第二章设计原则和目标2.1 设计原则2.2 设计目标2.2.1 技术目标2.2.2 应用目标第三章通信系统管理体制第四章需求分析4.1 业务需求4.2 管理需求4.3 安全需求第五章通信技术选择5.1 联网对通信技术的要求5.2 传输网络技术的选择5.2.1 传输网络技术的发展5.2.2 传输网络技术的选择5.2.3 图像传输技术的选择.5.2.4 语音交换的联网第六章通信系统构成和技术要求6.1 概述.6.2 干线光纤数字同步传输系统6.3 综合业务接入网系统6.4 数字程控交换系统6.5 紧急电话系统6.6 应用数据传输通路6.7 闭路电视传输系统6.8 会议电视系统第七章结论7.1 主要研究成果7.2 问题与不足致谢参考文献第一章绪论1.1 研究背景进入80 年代以后，我国公路技术等级和通行能力不断提高，给人们的出行和工作提供了极大的便利，生活范围不断扩大，同时公路货运系统不断完善，物流技术得以发展，商品流通速度加快，企业节省了仓储和流通的开支，生产运营成本大大降低。

高速公路的发展有力地推动了国家经济的发展。

预计到2010 年，我国将建成以“五纵七横” 为主干线的高速公路网。

随着高速公路的发展，公路信息化的进程也在不断加快，从网络的普及到计算机软硬件系统的应用，从各种数据库的建设到管理系统的完善，从先进的道路管理系统的开发到出行信息服务系统的建立，公路己不再是简单的基础设施，而是通过信息技术与车辆和驾乘人员连成一体。

近年来随着高速公路的延伸，信息技术的使用在高速公路的管理中越来越被重视。

工TS(智能交通系统)产业将伴随着高速公路与通信技术逐渐成为一种潮流。

1.2 研究目的及意义国家为加快公路建设发展做出的一系列政策的实施，极大地促进了公路交通建设。

但是在我省早期建设的收费高速公路项目管理中，由于建设和投资主体的不同，形成各高速公路实行独立收费，相邻路段连接处都设有主线收费站。

随着高速公路网的形成，各路段独立收费就带来许多更为严重的问题:1、收费站过多过密，制约高速公路通行能力充分发挥;2、收费设施及收费技术不兼容，增加建设和营运成本;3、给社会造成公路部门到处设点收费的恶劣印象，破坏了高速公路“高速、快捷” 的形象;4、停车次数过多，影响环境质量;近年来，为进一步推动公路现代化建设，使交通运输体系能够适应经济的快速发展，国家制定了以下有关政策法规，规范高速公路的建设和管理，减少收费站点，实行联网收费，以便充分发挥高速公路的通行能力和服务水平。

1、《公路法》「2004」第六十四条规定:“同一收费公路由不同的交通主管部门组织建设或者由不同的经营企业经营的，应当按照统一收费、按比例分成的原则，统筹规划，合理设置收费站” (2004 年8 月28 日中华人民共和国主席令第十九号公布);2、《收费公路管理条例》「2004〕第十三条规定:“高速公路以及其他封闭式的收费公路，应当实行计算机联网收费，减少收费站点，提高通行效率” (2004 年8月18 日国务院第61 次常务会议通过);3、交通部2000 年10 月颁布的《高速公路联网收费暂行技术要求》明确指出:“各省、自治区、直辖市应首先实现省内联网收费，逐步实现省际间的联网收费，为全国联网收费电子货币化做好基础工作。

电子不停车收费是收费技术的发展方向，有条件的省、自治区、直辖市可逐步发展” ; “联网收费” 的目的就是要解决高速公路网中，各收费单位因独立进行收费而各自设置封闭的收费设施，造成高速公路网中有众多不合理主线收费站(含已建、在建、拟建)等问题，根据路网实际情况合理设置和撤并主线收费站，为用户提供全省范围的“一卡通行” 非现金交费方式，以及在主线收费站及重要城市出入口收费站设置ETC(电子不停车收费)车道，采用不停车收费技术解决收费站交通堵塞问题。

第二章设计原则和目标2.1 设计原则江西省高速公路通信网的体设计方案应遵循如下原则: (l)江西省高速公路通信网设计方案应符合国家对国道干线通信系统总体设计方案的要求，符合国家和交通部现有通信技术政策、行业标准和技术规范的要求。

(2)为江西省高速公路网的管理、收费、交通监控等系统提供不间断的话音、数据、图像通信。

提供一个低误码率的干线传输平台，满足实时和非实时数据传输的要求。

系统应具有强大的自动诊断和恢复能力，其软硬件的配置应具有相当的冗余功能。

(4)采用目前最为成熟通用的通信标准，具备最佳的性能价格比，并具有良好的技术前瞻性、系统稳定性和可扩充性，以满足近期和远期发展的要求。

(5)以联网收费范围内的高速公路(包括经过改造的高速公路)为主，适当兼顾其他高等级公路;以光纤通信为主，并因地制宜地考虑租用公网传输数据等通信手段。

(6)在全省高速公路网通信平台基础上，提供承载多种业务的服务，为全省交通系统视频会议及江西交通信息化广域网络提供通信链路。

2.2 设计目标2.2.1 技术目标运用现代传输技术、光纤介质、综合业务接入技术为解决高速公路通信综合业务应用建立一个高速、宽带、安全、可靠的通信网络，为其他系统提供一定的通信通道。

2.2.2 应用目标满足高速公路收费运营管理的需要，以达到提高管理水平和运行效率，发挥综合社会效益和经济效益。

第三章通信系统管理体制河南省高速公路通信系统的管理体制与收费系统、监控系统和路政管理系统机构类似，呈多级管理体制形态。

根据全省路网规划的情况和简化管理机构设置的原则，同时考虑到高速公路通信系统自身业务分配的特点，通信系统组织机构全省自上而下划分为三级，第一级为省通信中心;第二级为路段通信分中心;第三级为各路段内基层通信站。

全省设置一个通信总中心，规划建设在郑州市。

一般配置大容量光纤数字传输设备、局用数字程控交换设备，以及集中网管设备等。

负责全省范围内各种通信业务的汇接，协调各通信分中心完成信息交换工作。

路段通信分中心也有无人通信站，一般设置在路段(公司)管理处，与收费、监控分中心合建。

一般配置干线光纤数字传输设备、数字程控交换设备、接入网局端终接设备，以及集中网管终端设备等，负责本区段内通信业务的汇集和转接，保证所辖路段的通信畅通，并负责与省通信中心的业务联系。

此外，为了适应交通监控的需要，根据管理体制设计方案，在某一较长或特定路段(参见监控系统部分)内需设置监控、通信所。

原则上把监控、通信所视作无人站来考虑，隶属于路段分中心管辖，但可根据需要配备必要的数据终接设备和语音汇接设备，如:OLT(光线路终端)和RM(程控交换机远端模块)，以支持上下数据和电话接入的需要。

监控、通信所与路段通信分中心之间的通信链路通过干线传输系统解决。

第四章需求分析高速公路联网收费环境下对干线通信系统提出了新的需求:1、善的通信网络结构，为省内联网收费系统提供良好的通信平台;2、业务支持功能，满足高速公路沿线各站语音、数据、图像等多种业务的接入需求;3、强图像监控功能，实时掌握高速公路各种情况;4、强信息平台的建设，为高速公路系统提供交通信息、气象信息、公路养护信息、物流信息等;5、强网络适应力，不仅在容量上具有扩展能力，而且还能够提供在功能性上的平滑扩展能力，充分适应未来网络和业务的发展需求。

4.1 业务需求高速公路的通信业务的需求特点为:(1)业务种类多，语音、数据、图像业务全部都有:(2)业务分布均匀且流量不大，即沿线各站点均同时具有语音、数据、图像三类业务的需求，与公网相比各站点的业务流量不大，主要满足专网内部各业务的互通需求;(3)业务流向集中，即基本均为从通信站(收费站、停车区、服务区等)—通信分中心(管理处、路段分中心等)—省通信中心(省结算总中心、监控总中心等)的自下而上的逐级汇集型业务，为集中型业务。

高速公路各站的具体业务需求种类如下: 1、语音业务普通电话接入是高速公路通信系统中最基本的业务类型，用户遍及省中心、分中心、收费站、隧道管理所和服务区，目前主要分为办公电话、指令电话、紧急电话三种。

办公电话话音接入可采用以下二种方式: a.与分中心不同址的收费站和服务区的办公电话利用综合业务接入系统的语音接口(VS 接口或二线模拟语音接口)接入设置于本子网分中心的程控交换机; b.与分中心同址的收费站和服务区以及分中心本身的办公电话直接接本地程控交换机。

指令电话可分为省中心与各分中心的调度电话，分中心与所辖各收费站和服务区的调度电话。

指令电话功能可通过程控数字电话交换机的热线和会议电话功能实现。

紧急电话为高速公路沿线各紧急电话系统提供音频通道接口，将各站的紧急电话连接到紧急电话控制台，以实现发生事故时的紧急呼叫联络和调度。

语音业务带宽需求一般为64KbpS/路。

话音业务对速率要求不高，但必须保证其实时性与可靠性。

2、数据业务高速公路的数据业务主要有收费数据、监控数据、办公自动化OA 等。

收费数据作为高速公路业务运营的主要数据，必须保证其安全性、可靠性及数据的一致性，一般设主用通道和备用通道两路信息。

一路从各收费站一收费分中心一收费总中心，另一路从各收费站直接去结算总中心即省中心。

监控数据有两类:一类用于外场设备至监控站和隧道监控站或大桥监控站至监控分中心;另一类用于监控分中心至监控总中心，将在分中心收集到的可变情报板和路边站等外场设备监控信息统一传送到总中心。

有时考虑办公自动化业务数据，一般是从收费站、服务区等通信站一分中心一区域中心一省中心。

3、图像业务高速公路图像通信业务主要包括图像监控(包括收费图像、监控图像)和会议电视两个方面。

4.2 管理需求1.集中结算在各区域都将建立专门的区域营运管理点，对区域内所有路段的收费数据进行集中结算并进行拆分帐，掌握区域内高速公路的运营状况。