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談高速公路融合通信技術(shù)應用

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談高速公路融合通信技術(shù)應用

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用。針對當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)一的三級分布式架構(gòu)。針對高速公路安全運營和集中運維要求,設(shè)計標準化建設(shè)方案和組網(wǎng)方式,并從系統(tǒng)可靠性和社會經(jīng)濟效益等方面進行了評估,提高了相關(guān)管理單位的運營效率和信息化水平。

關(guān)鍵詞:高速公路;融合通信;應用效果

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,提供大容量的市話和長話的接入,負責本省高速公路各運營公司的話務(wù)接續(xù),并提供跨省的長途電話接續(xù)。與此同時,在各個運營公司分別配置程控交換機系統(tǒng),系統(tǒng)容量按照該公司規(guī)模來決定,該交換機一般設(shè)在路段的通信中心,負責本路段的各個辦公電話的接續(xù),并通過省通信中心與省或其他路段進行通信。另外,在各運營公司的各個業(yè)務(wù)部門還分別部署有專門的通信系統(tǒng),用以完成響應的業(yè)務(wù),如收費對講系統(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,且專網(wǎng)專用,具有一定的獨立性和封閉性?;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)復雜、不適應業(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)運營存在的問題

打電話占線不通,號碼多記不清,問題復雜無法表達清楚,需要人工記錄;不能一呼百應,無法呼叫協(xié)助救援,安全風險;多個系統(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、進度、變化等;現(xiàn)場情況緊急,不能實施回傳現(xiàn)場圖像、聲音等實時證據(jù);不能滿足現(xiàn)代信息化管理安全營運與保暢應急。

1.2系統(tǒng)維護存在的問題

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)時間較早,已接近壽命年限,故障頻發(fā),同時,部分型號設(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)部門分別進行管理,如收費業(yè)務(wù)、監(jiān)控業(yè)務(wù)分別由收費分中心和監(jiān)控分中心管理,同時,設(shè)備的采購、使用、維護等也分別由不同部門分別進行管理,由于目前高速機電設(shè)備品牌型號多、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,通過基于標準化和開放式的通信協(xié)議,提供多種多樣的業(yè)務(wù)應用,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、多媒體會議等等,具有業(yè)務(wù)加載快,創(chuàng)新性強、業(yè)務(wù)成本低的特點,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值,融合通信能夠統(tǒng)一各個業(yè)務(wù)部門的底層通信,為各個特定業(yè)務(wù)提供通信支撐,從而不再建設(shè)獨立的、專門的通信系統(tǒng),如收費對講調(diào)度系統(tǒng)、隧道緊急電話系統(tǒng)、路面預警廣播系統(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、靈活的技術(shù)手段?;谌獻P構(gòu)建開放融合通信體系架構(gòu),實現(xiàn)全業(yè)務(wù)融合,已成為業(yè)界共識[1]。從高速公路的安全運營角度看,構(gòu)建緊急事件快速處置的應急指揮調(diào)度系統(tǒng)需要實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的融合和統(tǒng)一調(diào)度,實施資源的優(yōu)化組合和高效利用;從運維角度看,實現(xiàn)通信系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一運行監(jiān)控,實施標準化的業(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。高速公路運營架構(gòu)圖如圖1所示。為實現(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、開放的和標準化的通信協(xié)議,使不同網(wǎng)絡(luò)間具有較強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)以及多方視頻會議業(yè)務(wù)。省中心的融合通信網(wǎng)關(guān)可與原有視頻會議系統(tǒng)對接,實現(xiàn)視頻會議終端和融合通信終端的多方視頻會議。融合通信省中心負責本轄區(qū)融合通信系統(tǒng)的管理、使用、設(shè)備注冊等維護。

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站的語音業(yè)務(wù)、多方視頻會議業(yè)務(wù)。分中心和收費站的IP電話、對講機、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)議實現(xiàn)融合通信。分中心也可根據(jù)實際建設(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,各路段分中心負責本轄區(qū)分中心、收費站(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。

2.3收費站(含車道)/服務(wù)區(qū)/隧道

收費站(含車道)、服務(wù)區(qū)和隧道內(nèi)安裝若干臺IP電話、對講機、單兵設(shè)備等前端設(shè)備。收費站(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、救助中心或報警等。收費站/單兵設(shè)備可以將現(xiàn)場的實時音視頻信息及時回傳到后臺監(jiān)控中心。除此之外,集群通信系統(tǒng)的使用可以實現(xiàn)調(diào)度、群呼、優(yōu)先呼等功能。收費站(含車道)、服務(wù)區(qū)內(nèi)安裝小型天線,對講機可通過小型天線接入到融合通信系統(tǒng),實現(xiàn)接入網(wǎng)內(nèi)的語音通話功能。單兵設(shè)備采用4G方式,通過電信運營商的4G網(wǎng)絡(luò)訪問接入網(wǎng)融合通信系統(tǒng),實現(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、收費站(含車道)、服務(wù)區(qū)以及高速沿線重點部位搭建無線專網(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),實現(xiàn)手機與手機之間以及手機與IP電話、視頻會議系統(tǒng)的音視頻通話功能。

3融合通信系統(tǒng)技術(shù)應用的效果

經(jīng)濟的快速發(fā)展,經(jīng)濟規(guī)模的快速提升,使得我國高速公路運營面臨著前所未有的復雜性,需要運營部門在安全的前提下,進一步提高業(yè)務(wù)運行效率。為此,高速公路的通信系統(tǒng)應該具有相應的標準化和前瞻性,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)新提供強大的技術(shù)支撐及業(yè)務(wù)管理部門的業(yè)務(wù)聯(lián)動。當高速公路前方發(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,并通過移動終端,可以將現(xiàn)場信息的上傳下達,及時提醒司機朋友,對發(fā)生事故的路段,進行交通管制,實現(xiàn)一路多方的聯(lián)動機制。以“統(tǒng)籌規(guī)劃、講求實效、需求主導、以用促建、資源共享、互聯(lián)互通、統(tǒng)一標準、保障安全”的原則,建設(shè)一體化的運營管控力度,實現(xiàn)減少層級管理、提高運作效率、優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)、降低運營成本的目標,全面提升高速公路運營管理能力和水平。以融合通信管理體系為核心,進一步優(yōu)化各高速公路系統(tǒng)層級管理模式及流程,實現(xiàn)管理層級制度化、標準化、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。

3.1高可靠性

融合通信系統(tǒng)提供強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)備各個功能模塊進行性能冗余和數(shù)量冗余,從而使得設(shè)備具有4個9,甚至5個9的穩(wěn)定可靠性,進而實現(xiàn)高效的設(shè)備切換和恢復。同時,通信設(shè)備也支撐鏈路的冗余,進而保障收費站(含車道)、服務(wù)區(qū)、隧道擁有強大的業(yè)務(wù)提供能力,提高了業(yè)務(wù)的完整性和準確性。

3.2高可擴展性和兼容性

通融合信系統(tǒng)能提供極強的可擴展性能,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制,進而能靈活提供組件數(shù)量的擴充,如在語音通信的基礎(chǔ)上能快速擴展到音視頻通信,并保證音視頻通信的兼容性,以支撐融合通信系統(tǒng)的功能擴展和規(guī)模擴展,并進行平滑升級。同時,開放、標準的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)議和標準,具有相當?shù)姆忾]性,使得通信系統(tǒng)的管理比較復雜和低效。而計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得管理的開放性和標準化越來越強,如基于標準的SNMP協(xié)議,使得系統(tǒng)的管理更加標準化和高效化。另外,對于常規(guī)的系統(tǒng)配置和維護,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人員的負擔,提高網(wǎng)管和決策的效率。

3.4實現(xiàn)基于用戶的管理

改變以電話號碼為基礎(chǔ)的通信管理方式,將通信信道和端口與用戶本身進行關(guān)聯(lián),從而實現(xiàn)基于用戶的管理,而不是去管理復雜的鏈路和端口,進而實現(xiàn)全新的用戶管理。同時該技術(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先進性和成熟性

融合通信采用標準的IP通信,具有相當?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?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)實現(xiàn),進而保持其強大的先進性和成熟性,為各種業(yè)務(wù)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。

3.6經(jīng)濟與社會效益

融合通信技術(shù)在高速公路上應用,能夠充分整合各個業(yè)務(wù)部門的通信子系統(tǒng),實現(xiàn)高速公路通信系統(tǒng)在技術(shù)和管理上雙重優(yōu)化[3]。同時該技術(shù)為強化各個業(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,能實現(xiàn)事件的快速發(fā)現(xiàn)、響應和處置;同時,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)重復建設(shè),系統(tǒng)的管理和維護可以更加集中,從而降低高速公路的建設(shè)成本,實現(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),實現(xiàn)音視頻通信與路網(wǎng)預警、車路協(xié)同等各個智能化系統(tǒng)的充分融合,打造“先進、安全、高效、快速、舒適”的智慧型高速公路,為我國經(jīng)濟發(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。

4結(jié)束語

高速公路融合通信系統(tǒng)促進了高速公路各業(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,并達到十三五及后期十四五提出的“提高應急指揮能力”和“安全監(jiān)管、應急系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)等與通信系統(tǒng)進行融合”的目標和方向。高速公路融合通信系統(tǒng)對高速公路機電信息化帶來了突出的效果。

參考文獻:

[1]葉曉波.關(guān)于高速公路基于軟交換的調(diào)度通訊系統(tǒng)應用分析[J].科技與企業(yè),2014(16):213-214.

[2]葉碧蝦.基于軟交換技術(shù)的通信系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].通化師范學院學報,2017(5):5-8.

[3]郭九鷺.高速公路通信融合系統(tǒng)研究及設(shè)計[D].西安:長安大學,2013.

作者:華實 單位:湖南省交通科學研究院有限公司