利用技术创新改进现有高速公路信息系统架构的初步构想

关键词：技术创新，高速公路，系统信息，构想
　　内容摘要：近几年来，山东省高速公路建设飞速发展，高速公路骨干网正在逐步形成，交通的运营管理现代化与信息化也愈来愈重要，以智能交通信息化为基础的高速公路运营及运行管理服务系统（即收费、监控、通信系统），也取得了很大的发展。联网收费、联网监控、构架三网合一的通信网络也稳步健康地推进、扩展，但随着当前现代化计算机技术、通信技术的迅速发展，各种新型技术不断涌现，如何利用新型技术改进目前信息架构，使其能更好的适应以“高效率、高效益”为主旨的现代管理理念，已经作为一个重要课题摆在我们交通行业工作者面前，笔者将以潍莱高速公路为例，来描绘一下利用技术创新来改进目前信息系统架构的初步构想。
　　一、收费系统采用集中管理方式。
　　目前潍莱路共有11个匝道收费站，每站均设监控室值班员。采用新的计算机通信技术后，可将11站全部纳入分中心集中管理，在每个收费站处不再设收费站监控值班员，而是在分中心集中设监控值班员，统一管理本路段的收费业务。
　　集中管理模式与每站监控室设值班人员相比，其优点是减少了收费站控制室的值班人员，简化了收费系统的网络结构，降低了运营管理费用，便于分中心集中监督管理。但是，当管理多站的监控室或分中心某些设备或传输通道出现故障时，影响收费系统运行的范围要广一些。因此，要求分中心的服务器必须是高可靠性的双机冗余，在网络的设计上要有冗余及可靠措施，此外，在每个收费站局域网上还应设置服务器，保存收费数据等措施，提高系统的可靠性和安全性。
　　二、用千兆以太网构架语音、数据、视频合一传输系统。
　　考虑到高速公路联网通信规划的要求，本路段的干线传输系统将采用STM-4级同步数字体系（SDH）。而传统的SDH综合业务接入网，是基于语音业务为主发展起来的，传送数据业务时效率不高，而高速公路运行和运营管理中，除了话音通信以外，更多的是数据和视频图像业务，尤其是视频图像占用大量的带宽。而收费站、服务区、信息分中心等本地信息处理都是采用以太网方式的局域网，因此，如何减少网络层次、降低投资、满足运营管理需要，提供一个性价比较好的合适的网络，是从事交通工程机电系统技术与管理人员不断探索追求的目标。
　　因为本路段管理范围较小，收费采用集中管理的方式，各收费站只是收费广场，语音需求除了正式的运营管理的语音通信外，还包括收费对讲电话，总的来看，话音需求不多，所以在本构想取消了传统SDH综合业务接入网，改用千兆以太网作为本路段内的传输及接入方式，使路段内话音、数据、视频图像真正统一到千兆以太网传输平台上。即在收费站级设一台三层千兆以太网交换机，他们之间通过光纤以太网的方式进行连接，为沿线各站与分中心之间的语音通信以及监控、收费系统的数据、视频、图像等提供传输通道。
　　在分中心设一台1000M三层以太网交换机，分别采用2芯光纤与5个收费站的1000M以太网交换机相联，构成光纤网状以太网网络系统。考虑到网络的可靠性，分别将相邻2个站点的交换机光纤互连做为备份通道。采用本方案具有以下特点：
　　1、符合国际标准的技术
　　以太网技术是符合IEEE802国际标准充满生机活力的技术，20年来以太网技术作为局域网数据链路层标准战胜了令牌总线、令牌环等技术，成为局域网技术事实上的标准。由于以太网具有简单、低成本、可扩展性强、与IP网能够很好结合等优点，使以太网技术迅速推广应用，近期又得到了迅速的发展，随着IEEE802.3z、IEEE802.3ab千兆以太网标准的确立，以太网技术的应用也逐渐向公用电信网、城域网扩展，用于高速公路交通信息的广域网也是合理的发展。
　　利用局域网交换机支持虚拟局域网技术，可以将局域网按端口、MAC地址、按协议等划分虚拟网段（VLAN），可以实现按管理功能或数据性质来划分虚拟网段，分割网络流量、控制广播风暴，加强了网络管理和网络安全，保障高速公路运营管理的需要。
　　2、利用收费、监控既有的网络设施、降低造价。
　　目前，无论通信系统采用何种传输方式，高速公路监控、收费系统中，每个收费站、分中心等节点都使用快速以太网，都有局域网交换机或者路由器，利用这些交换机构架千兆以太网的广域网，只要适当提高交换机部分性能要求和做局部扩展，就可以构成路段内传输网络，满足运营管理的需要，采用此方案投资增加很少，并且可以取消传统SDH接入网中的光线路终端OLT和光网络端装置ONU（为了语音系统还需要每站增加语音网关设备），能明显降低工程投资。
　　3、系统可扩展性较强。
　　千兆以太网较STM-1/4（155/622Mbps）接入网提高了通信的带宽，系统的扩展性较好，与IP业务能够很好地结合，今后也较易升级为10G以太网。但是，以太网不能像SDH那样提供物理层低于50微秒的环冗余保护恢复功能。随着IEEE802.1s和802.1w标准的建立，千兆以太网组成的网络拓扑结构中，网络重新融合的延迟将会大大缩短。
　　三、采用先进的视频数字监控系统。
　　本方案收费分中心视频监视和监控分中心视频监视采用同址合建联合监视方式，以降低工程投资、减少人员、节约运营费用。本方案监控、收费分中心、收费站都取消了视频切换控制矩阵，监控系统的沿线遥控摄像机采取在邻近收费站经标准MPEG2编码器压缩后用数字方式进行传输，在监控分中心用MPEG2解码器、视频服务器、工作站、视频监视器组等组成监控系统，实现视频数字监控。
　　本监控系统共设6台遥控摄像机，用于监视各收费站交通状况和设备状况，遥控摄像机与分中心处设视频数字复用光端机，一对视频数字复用光端机间用光纤连接，用于传输图像信号和反向控制信号。沿线每台遥控摄像机的视频图像先传到附近的通信传输控制系统，每台摄像机分别占用一芯光纤，再通过MPEG2视频编码器接千兆以太网传输到平度分中心，由接在分中心千兆以太网交换机上的MPEG2解码器，还原成模拟视频信号，在大屏幕投影屏和监视器组上进行显示。在分中心还设有视频监视器组、视频控制工作站、视频服务器等，对视频图像进行存贮和管理，监控分中心局域网上的视频服务器和多台工作站，只要加上相应的解压软件，就可以自由地调看分中心LAN及系统中的视频图像。
　　为了防止因传输网络故障对视频数字监控系统的影响，以及保证收费站视频监控的可靠性，在每个收费站局域网上设16路MPEG4数字硬盘录像机，对全站视频图像进行实时录像，数字硬盘录像机将采用嵌入式，并且对录像图像不能进行修改的，以满足稽查及审查视频录像的需要。
　　由上可见，视频监控采用数字监控系统，分中心能对视频图像进行实时的显示、录像、回放、查询、检索等，同样具有视频数字监控系统的优点，系统还具有较强的网络视频监视功能，只要通信网络支持，网络上的计算机都可以方便地调看图像，就能很容易地实现上级主管、相关业务部门对视频图像查询、调用浏览等，达到视频图像信息的网上共享，为高速公路运营管理的信息化提供有力支持。
　　四、进一步完善语音通信技术。
　　在语音通信系统方面，我们将采用VOIP技术，采用这项技术可以根据话音通信的需求分析，既能满足内外运营管理与要求的话音服务，还可以为收费系统提供内部对讲功能。内部对讲电话是用于收费亭内、收费员和分中心控制值班员的直通对讲通话，进行收费出入口车道收费业务的管理。采用VOIP技术的收费对讲功能是用程控交换机的热线电话和会议电话功能来实现。为了管理方便，在分中心设程控交换机系统，利用收费站、服务区的千兆以太网交换机，设置话音网关，由话音网