摘要：通信原理是高速公路三大系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)源于國外，長(zhǎng)期以來三大系統(tǒng)的通信被定義為復(fù)雜、龐大，而鮮有深入研究。必須對(duì)高速公路通信系統(tǒng)的原理進(jìn)行深入分析，才能更好的實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用。本文即進(jìn)行高速公路通信系統(tǒng)的原理剖析。
　　關(guān)鍵詞：高速公路；通信系統(tǒng)；原理；應(yīng)用
　　通信系統(tǒng)是高速公路機(jī)電系統(tǒng)的關(guān)鍵，是高速公路服務(wù)功能和效益能夠充分發(fā)揮的基礎(chǔ)和重要保障。高速公路通信系統(tǒng)是高速公路的基礎(chǔ)設(shè)施，主要為高速公路以收費(fèi)、監(jiān)控、通信為核心的三大系統(tǒng)提供信息(話音、數(shù)據(jù)、圖像)傳輸通道，高速公路通信系統(tǒng)一般由光纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)、程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)等組成。
　　目前絕大部分高速公路的建設(shè)是各條路單獨(dú)修建、單獨(dú)管理，各高速公路路公司和高速公路管理部門根據(jù)自身需求，設(shè)立相應(yīng)的通信系統(tǒng)。一般的高速公路通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念源于國外，一般是復(fù)雜、龐大的代名詞。國內(nèi)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)通過對(duì)國外資料的消化和國內(nèi)曾有的通信系統(tǒng)進(jìn)行綜合，設(shè)計(jì)高速公路的通信系統(tǒng)。一般的設(shè)計(jì)人員以行駛在其所管轄的高速公路上的車輛提供控制、誘導(dǎo)等服務(wù)。
　　國內(nèi)高速公路通信系統(tǒng)存在很多不足，主要原因是國內(nèi)設(shè)計(jì)人員對(duì)通信系統(tǒng)的原理不太了解，對(duì)其應(yīng)用研究不深入。而由于其復(fù)雜性，國內(nèi)大多高速公路管理部門和科研機(jī)構(gòu)開展高速公路通信系統(tǒng)的原理和應(yīng)用研究的并不很多。
　　對(duì)高速公路通信系統(tǒng)的原理進(jìn)行剖析有重大意義。首先，可以及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地收集各條高速公路的各類信息，如交通、事故、路況、氣象等，從而可直觀地監(jiān)視全高速公路網(wǎng)的交通運(yùn)行情況；其次，必要時(shí)對(duì)相鄰高速公路的交通監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)度指揮指令；當(dāng)發(fā)生重大交通事故、火災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害時(shí)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并直接觀測(cè)、從而采取相應(yīng)措施；利用通信系統(tǒng)，可以捕獲實(shí)時(shí)信息，為更科學(xué)地高速公路網(wǎng)的使用、保養(yǎng)、維護(hù)等提供決策依據(jù)。
　　1收費(fèi)系統(tǒng)的通信
　　高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)和ETC兩種收費(fèi)方式，可選用IC卡、磁票、二維條卡作為通行券，支持現(xiàn)金、預(yù)付卡、儲(chǔ)值卡等支付方式；
　　各級(jí)收費(fèi)站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出入口車道的設(shè)備狀態(tài)；各級(jí)系統(tǒng)可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)交通量、通告量曲線圖；實(shí)現(xiàn)了對(duì)路費(fèi)、通行券、票據(jù)、設(shè)備等的嚴(yán)格管理，杜絕舞弊行為。
　　目前，高速公路均為計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)。現(xiàn)在最常用的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)采用半自動(dòng)收費(fèi)方式，即人工判別車型，車道入口發(fā)放通行卷，出口驗(yàn)卷，計(jì)算通行費(fèi)，人工收費(fèi)，計(jì)算機(jī)管理，輔以車輛檢測(cè)器校核，閉路電視監(jiān)視。近期，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)方式，ETC以其方便、快捷成為未來發(fā)展的主流。
　　1.1收費(fèi)系統(tǒng)的管理體制
　　收費(fèi)系統(tǒng)的管理體制由四級(jí)構(gòu)成，由各省高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)管理中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，具體的包含省收費(fèi)總中心、片區(qū)收費(fèi)分中心、路段收費(fèi)分中心以及各收費(fèi)站。
　　收費(fèi)系統(tǒng)的管理主要由計(jì)算機(jī)中心為核心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。與管理體制相對(duì)應(yīng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也分為四層，各層之間由路由器或者三層以太網(wǎng)交換機(jī)通過通信系統(tǒng)提供的10/100M或2M通道相連，每層以以太網(wǎng)交換機(jī)為節(jié)點(diǎn)構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)各層配有功能不同的工作站和服務(wù)器等設(shè)備。
　　1.2收費(fèi)數(shù)據(jù)的傳輸
　　收費(fèi)數(shù)據(jù)是收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行管理的關(guān)鍵，一般地收費(fèi)數(shù)據(jù)的傳輸分為三級(jí)，分別是收費(fèi)中心的收費(fèi)數(shù)據(jù)、收費(fèi)站的收費(fèi)數(shù)據(jù)和各收費(fèi)車道的收費(fèi)數(shù)據(jù)。
　　收費(fèi)站與收費(fèi)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過數(shù)據(jù)通道直接傳輸?shù)�，各通信站提�?M以上數(shù)據(jù)通道接口。通信與收費(fèi)系統(tǒng)是通過收費(fèi)站和收費(fèi)中心的路由器連接起來的，在區(qū)域收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)的情況下，路由器至少要具備兩個(gè)通路，一路傳往收費(fèi)中心，一路傳往區(qū)域拆分賬務(wù)中心。
　　收費(fèi)數(shù)據(jù)終端可采取小集中上總線和分散上總線兩種方式。一般采用小集中方式，這種方式具有便于通信管理、通信協(xié)議層次分明、軟件編制容易、節(jié)省系統(tǒng)掃描時(shí)間、阻抗容易匹配、擴(kuò)充容量大和減少調(diào)制解調(diào)器數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)。
　　1.3收費(fèi)圖像數(shù)據(jù)的傳輸
　　收費(fèi)圖像數(shù)據(jù)非常重要，關(guān)系到收費(fèi)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性校驗(yàn)。收費(fèi)圖像數(shù)據(jù)是收費(fèi)數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)量最大的數(shù)據(jù)，因此傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)量較大，與收費(fèi)數(shù)據(jù)的傳輸相比需要單獨(dú)考慮。收費(fèi)系統(tǒng)在個(gè)收費(fèi)站廣場(chǎng)出口均設(shè)置了攝像機(jī)，各攝像機(jī)的圖像信號(hào)既要傳到相應(yīng)的收費(fèi)站又要傳到收費(fèi)/監(jiān)控中心。
　　從攝像機(jī)到收費(fèi)站的視頻及控制信號(hào)傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖像及控制信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，一般采用復(fù)用方式。
　　每個(gè)收費(fèi)站都會(huì)有圖像數(shù)據(jù)，因此各收費(fèi)站的攝像機(jī)集成至多個(gè)攝像機(jī)，其圖像對(duì)應(yīng)一芯光纖，各攝像機(jī)的控制信號(hào)是由調(diào)制解調(diào)器通過控制信號(hào)線傳輸?shù)摹?BR>　　2通信系統(tǒng)
　　高速公路通信系統(tǒng)事實(shí)上是一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，主要由長(zhǎng)途通信干線傳輸網(wǎng)、程控?cái)?shù)字交換機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、圖像傳輸網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等部分組成。
　　2.1通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式
　　高速公路數(shù)據(jù)傳輸分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩種方式。
　　由信息轉(zhuǎn)換過來的原始信號(hào)所固有的頻帶叫做基本頻帶，或稱“基帶”。不經(jīng)調(diào)制．而把基帶信號(hào)直接經(jīng)過信道傳到接收端，并還原為信息的通信系統(tǒng)，稱為基帶傳輸系統(tǒng)。
　　基帶傳輸方式適用于局域網(wǎng)，近距離傳輸數(shù)據(jù)，特別適用于在本地用戶線上和專用線上傳輸數(shù)據(jù)。它的傳輸線路主要為市話電纜。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳輸速率高、傳輸質(zhì)量高、功耗小、易于實(shí)現(xiàn)一機(jī)多速等優(yōu)點(diǎn)。
　　目前的公用通信網(wǎng)多為傳輸模擬信號(hào)而設(shè)計(jì)，不能直接用于傳輸離散的數(shù)字基帶信號(hào)。為了在模擬信道上傳輸數(shù)據(jù)，需要采用“調(diào)制方式”，即把基帶信號(hào)變換成適合于在載波電路中傳輸?shù)膸�通信�?hào)。在接收時(shí)，要進(jìn)行“解調(diào)”，使信號(hào)還原。頻帶傳輸適用于各種模擬線路，廣泛應(yīng)用于公用網(wǎng)。
　　2.2通信干線傳輸
　　長(zhǎng)途通信干線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否，決定著整個(gè)通信系統(tǒng)質(zhì)量，它不僅關(guān)系到能否實(shí)現(xiàn)，還關(guān)系到工程投資的經(jīng)濟(jì)性、合理性和可靠性。目前，高速公路機(jī)電工程基本是采用光纖通信系統(tǒng)。
　　高速公路通信系統(tǒng)長(zhǎng)途通信干線傳輸網(wǎng)采用光纖通信，這是因?yàn)?高速公路通信網(wǎng)要求同時(shí)傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像通，信量較大，選用頻帶、通信容量大的光纖通信系統(tǒng)是合理的。光纖通信具有通信容量大、抗電磁干擾能力強(qiáng)、通信質(zhì)量高、傳輸距離長(zhǎng)等特點(diǎn)，是其它通信傳輸方式無可比擬的。光纜通信中繼距離長(zhǎng)，適應(yīng)公路沿線各通信站點(diǎn)間距離不一致的實(shí)際情況。采用長(zhǎng)波長(zhǎng)單模光纜傳輸方式,在中等容量以上長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中,從經(jīng)濟(jì)上占有優(yōu)勢(shì)。
　　2.3程控交換機(jī)
　　程控交換機(jī)是高速公路通信系統(tǒng)的核心，高速公路通信系統(tǒng)采用三級(jí)程控交換。第一級(jí)交換中心設(shè)在高速公路總公司通信總中心，其主要職能是完成本局終端的話務(wù)接轉(zhuǎn)，匯接所有來話、去話的轉(zhuǎn)接任務(wù)，并與二級(jí)公路網(wǎng)中心聯(lián)接，完成本局話務(wù)接續(xù)與本局以外的話務(wù)轉(zhuǎn)接；第三級(jí)交通管理中心分別對(duì)應(yīng)設(shè)在各高速公路公司下屬的管理所，其主要職能是完成本局的話務(wù)接續(xù)與出入本局的話務(wù)接續(xù)。為了提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性及話務(wù)流向的需要，各級(jí)交通交換中心之間均可進(jìn)行互連，以便組成一個(gè)多迂回、多路由的程控?cái)?shù)字交換網(wǎng)。三級(jí)程控交換的設(shè)計(jì)符合高速公路通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)的內(nèi)容和特點(diǎn)
　　2.4移動(dòng)通信系統(tǒng)
　　移動(dòng)通信，就是指通信雙方至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換。移動(dòng)通信不僅指雙方的通話,還應(yīng)包括數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信系統(tǒng)可以自己建網(wǎng)，也可以租用郵電部建立的公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。郵電部公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)全省漫游，管理也比較方便，可以省去了自己建網(wǎng)的費(fèi)用，但公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)費(fèi)用很高，同

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