談高速公路融合通信技術應用

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摘要:為加快高速公路語音交換系統的發展，在高速公路的通信系統中開展了融合通信應用。針對當前階段高速公路通信系統存在的問題開展了系統分析和研究，提出了基于高速公路通信專網和SIP軟交換技術的規劃部署方案，并構建出全省統一的三級分布式架構。針對高速公路安全運營和集中運維要求，設計標準化建設方案和組網方式，并從系統可靠性和社會經濟效益等方面進行了評估，提高了相關管理單位的運營效率和信息化水平。

關鍵詞:高速公路;融合通信;應用效果

1高速公路通信系統現狀

目前，我國高速公路語音交換系統的通信體制大部分仍然是電路交換技術，采用數字程控交換系統提供語音業務，該系統由2級系統構成。一般來說，在省通信中心設置大型程控交換機，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接續，并提供跨省的長途電話接續。與此同時，在各個運營公司分別配置程控交換機系統，系統容量按照該公司規模來決定，該交換機一般設在路段的通信中心，負責本路段的各個辦公電話的接續，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務部門還分別部署有專門的通信系統，用以完成響應的業務，如收費對講系統、隧道緊急電話系統、指令電話系統等，這些系統一般采用中小型程控交換機，且專網專用，具有一定的獨立性和封閉性。基于電路交換的程控交換系統主要普遍存在設備老化、組網復雜、不適應業務IP化發展趨勢及業務單一等問題，不利于信息化的發展。

1.1系統運營存在的問題

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，無法呼叫協助救援，安全風險;多個系統之間，無法統一管理協同，事后無記錄;不能收、發通知和通告，傳遞事件信息、進度、變化等;現場情況緊急，不能實施回傳現場圖像、聲音等實時證據;不能滿足現代信息化管理安全營運與保暢應急。

1.2系統維護存在的問題

1.2.1基礎方面各種通訊基礎設施日益IP化和集成化，部分產品也開始向智能化方向發展，科技含量越來越高，尤其機電產品更新換代迅速，目前高速公路公司大部分設備入網時間較早，已接近壽命年限，故障頻發，同時，部分型號設備廠商已經停產，后續服務無法保證，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務管理根據業務性質的不同，由不同的業務部門分別進行管理，如收費業務、監控業務分別由收費分中心和監控分中心管理，同時，設備的采購、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備品牌型號多、工作模式等不統一，加上設備分布廣、不同區域跨度大等情況，通信網絡造成的問題頻發，大大提升了排查和維護的難度。

2融合通信系統的規劃部署

融合通信采用業務和呼叫控制分離、呼叫控制和承載分離技術，實現分布式部署和集中化管理，使業務可以承載在不同的網絡中，通過基于標準化和開放式的通信協議，提供多種多樣的業務應用，快速加載創新型的業務。因此，融合通信系統不僅提供基本的語音業務，還提供各種增強型業務，如靈活的通信調度、視頻通話、文本通信、多媒體會議等等，具有業務加載快，創新性強、業務成本低的特點，能最大限度地提高通信系統的可用性和有效性。通信系統與各業務系統的融合是融合通信的重要價值，融合通信能夠統一各個業務部門的底層通信，為各個特定業務提供通信支撐，從而不再建設獨立的、專門的通信系統，如收費對講調度系統、隧道緊急電話系統、路面預警廣播系統、指令電話系統等，都可以承載在融合通信系統中，真正實現通信系統的分布式部署和集中化管理。為高速公路的通信提供了經濟、靈活的技術手段。基于全IP構建開放融合通信體系架構，實現全業務融合，已成為業界共識［1］。從高速公路的安全運營角度看，構建緊急事件快速處置的應急指揮調度系統需要實現多業務的融合和統一調度，實施資源的優化組合和高效利用;從運維角度看，實現通信系統和業務系統的統一運行監控，實施標準化的業務流程，業務統一受理，統一派發，統一管理。高速公路運營架構圖如圖1所示。為實現不同通信系統的融合，通信網關起著重要的異構網絡匹配作用，實現不同網絡系統間的協議轉換和媒體轉換，為靈活組網提供支撐。網關在通信協議上，都是將各種異構網絡中的專有協議轉化為公共的、開放的和標準化的通信協議，使不同網絡間具有較強的的互通性和兼容性，從而能夠構建出大容量的通信網絡，進而承載各種各樣的業務和通信終端。融合通信系統網絡結構總體架構如圖2所示。利用高速公路通信專網，采用SIP軟交換技術的分布式架構，建設融合通信系統。融合通信系統網絡分為3層架構，分別是省中心、分中心、收費站(含車道)/服務區/隧道。

2.1省中心

省中心設置一套基于軟交換架構的融合通信網關，用于提供聯網公司、經營性路段以及還貸性路段等的語音業務以及多方視頻會議業務。省中心的融合通信網關可與原有視頻會議系統對接，實現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融合通信系統的管理、使用、設備注冊等維護。

2.2分中心

分中心設置一套基于軟交換架構的融合通信網關，用于提供分中心以及分中心所管轄收費站的語音業務、多方視頻會議業務。分中心和收費站的IP電話、對講機、單兵設備等通過網絡連接到分中心的融合通信網關，通過SIP協議實現融合通信。分中心也可根據實際建設需求，分階段建設融合通信系統:建設融合通信網關滿足IP電話語音通話和視頻通話，各路段分中心負責本轄區分中心、收費站(含車道)及服務區融合通信系統的管理、使用、設備注冊等維護。

2.3收費站(含車道)/服務區/隧道

收費站(含車道)、服務區和隧道內安裝若干臺IP電話、對講機、單兵設備等前端設備。收費站(含車道)、隧道內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/單兵設備可以將現場的實時音視頻信息及時回傳到后臺監控中心。除此之外，集群通信系統的使用可以實現調度、群呼、優先呼等功能。收費站(含車道)、服務區內安裝小型天線，對講機可通過小型天線接入到融合通信系統，實現接入網內的語音通話功能。單兵設備采用4G方式，通過電信運營商的4G網絡訪問接入網融合通信系統，實現單兵設備和接入網融合通信終端設備視頻通話功能。在高速公路分中心、收費站(含車道)、服務區以及高速沿線重點部位搭建無線專網，該專網就近接入到IP接入網。前端的手機終端(安裝融合通信客戶端)可通過無線專網接入到融合通信系統，實現手機與手機之間以及手機與IP電話、視頻會議系統的音視頻通話功能。

3融合通信系統技術應用的效果

經濟的快速發展，經濟規模的快速提升，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，進一步提高業務運行效率。為此，高速公路的通信系統應該具有相應的標準化和前瞻性，以融合通信為基礎的通信系統將能有效整合各種異構網絡，實現多種業務的整合，并為業務提供靈活的創新手段和技術空間，為各種業務創新提供強大的技術支撐及業務管理部門的業務聯動。當高速公路前方發生緊急事故，監控管理中心馬上通過融合合通信系統，通知交警及路政，并通過移動終端，可以將現場信息的上傳下達，及時提醒司機朋友，對發生事故的路段，進行交通管制，實現一路多方的聯動機制。以“統籌規劃、講求實效、需求主導、以用促建、資源共享、互聯互通、統一標準、保障安全”的原則，建設一體化的運營管控力度，實現減少層級管理、提高運作效率、優化管理結構、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，進一步優化各高速公路系統層級管理模式及流程，實現管理層級制度化、標準化、規范化和“調節平化管理、職能統籌協調、工作提質增效”的高效管理目標。

3.1高可靠性

融合通信系統提供強大的高可靠性和高穩定性，如不同設備之間的性能冗余、功能冗余，設備各個功能模塊進行性能冗余和數量冗余，從而使得設備具有4個9，甚至5個9的穩定可靠性，進而實現高效的設備切換和恢復。同時，通信設備也支撐鏈路的冗余，進而保障收費站(含車道)、服務區、隧道擁有強大的業務提供能力，提高了業務的完整性和準確性。

3.2高可擴展性和兼容性

通融合信系統能提供極強的可擴展性能，基于IP的統一通信協議，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量的擴充，如在語音通信的基礎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的功能擴展和規模擴展，并進行平滑升級。同時，開放、標準的SIP能充分保證不同系統的互操作性，讓高速公路信息化發展更加便捷。

3.3可管理性

長期以來，對設備的配置管理都是基于私有的管理協議和標準，具有相當的封閉性，使得通信系統的管理比較復雜和低效。而計算機技術和互聯網技術的發展使得管理的開放性和標準化越來越強，如基于標準的SNMP協議，使得系統的管理更加標準化和高效化。另外，對于常規的系統配置和維護，基于瀏覽器的B/S模式，更加簡化了系統管理，減輕高速公路管理和維護人員的負擔，提高網管和決策的效率。

3.4實現基于用戶的管理

改變以電話號碼為基礎的通信管理方式，將通信信道和端口與用戶本身進行關聯，從而實現基于用戶的管理，而不是去管理復雜的鏈路和端口，進而實現全新的用戶管理。同時該技術不僅支持現有電話功能，還支持新式且多樣的多媒體信息服務業務［2］。

3.5先進性和成熟性

融合通信采用標準的IP通信，具有相當的技術成熟性。IP技術子互聯網誕生以來，經過了幾十年的技術研發和積累，已經具有相當的成熟性，且也在繼續快速發展，使得融合通信系統不斷引入新的技術實現，進而保持其強大的先進性和成熟性，為各種業務的發展提供技術支撐。

3.6經濟與社會效益

融合通信技術在高速公路上應用，能夠充分整合各個業務部門的通信子系統，實現高速公路通信系統在技術和管理上雙重優化［3］。同時該技術為強化各個業務部門之間的業務協同提供通信支撐，從而提高跨部門的業務處理效率，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事件時，能實現事件的快速發現、響應和處置;同時，新業務可以在融合通信系統上直接加載，避免了系統重復建設，系統的管理和維護可以更加集中，從而降低高速公路的建設成本，實現降本增效。后期，融合通信系統將充分引入人工智能、物聯網、大數據等快速發展的前沿技術，實現音視頻通信與路網預警、車路協同等各個智能化系統的充分融合，打造“先進、安全、高效、快速、舒適”的智慧型高速公路，為我國經濟發展提供完善的交通環境，為廣大公眾提供優質的出行體驗。

4結束語

高速公路融合通信系統促進了高速公路各業務管理的信息化，為業務的承載提供基礎，為相關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“安全監管、應急系統、收費系統、管理信息系統等與通信系統進行融合”的目標和方向。高速公路融合通信系統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.關于高速公路基于軟交換的調度通訊系統應用分析［J］.科技與企業，2014(16):213－214．

［2］葉碧蝦.基于軟交換技術的通信系統研究與設計［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研究及設計［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