谈高速公路融合通信技术应用

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摘要:为加快高速公路语音交换系统的发展，在高速公路的通信系统中开展了融合通信应用。针对当前阶段高速公路通信系统存在的问题开展了系统分析和研究，提出了基于高速公路通信专网和SIP软交换技术的规划部署方案，并构建出全省统一的三级分布式架构。针对高速公路安全运营和集中运维要求，设计标准化建设方案和组网方式，并从系统可靠性和社会经济效益等方面进行了评估，提高了相关管理单位的运营效率和信息化水平。

关键词:高速公路;融合通信;应用效果

1高速公路通信系统现状

目前，我国高速公路语音交换系统的通信体制大部分仍然是电路交换技术，采用数字程控交换系统提供语音业务，该系统由2级系统构成。一般来说，在省通信中心设置大型程控交换机，提供大容量的市话和长话的接入，负责本省高速公路各运营公司的话务接续，并提供跨省的长途电话接续。与此同时，在各个运营公司分别配置程控交换机系统，系统容量按照该公司规模来决定，该交换机一般设在路段的通信中心，负责本路段的各个办公电话的接续，并通过省通信中心与省或其他路段进行通信。另外，在各运营公司的各个业务部门还分别部署有专门的通信系统，用以完成响应的业务，如收费对讲系统、隧道紧急电话系统、指令电话系统等，这些系统一般采用中小型程控交换机，且专网专用，具有一定的独立性和封闭性。基于电路交换的程控交换系统主要普遍存在设备老化、组网复杂、不适应业务IP化发展趋势及业务单一等问题，不利于信息化的发展。

1.1系统运营存在的问题

打电话占线不通，号码多记不清，问题复杂无法表达清楚，需要人工记录;不能一呼百应，无法呼叫协助救援，安全风险;多个系统之间，无法统一管理协同，事后无记录;不能收、发通知和通告，传递事件信息、进度、变化等;现场情况紧急，不能实施回传现场图像、声音等实时证据;不能满足现代信息化管理安全营运与保畅应急。

1.2系统维护存在的问题

1.2.1基础方面各种通讯基础设施日益IP化和集成化，部分产品也开始向智能化方向发展，科技含量越来越高，尤其机电产品更新换代迅速，目前高速公路公司大部分设备入网时间较早，已接近寿命年限，故障频发，同时，部分型号设备厂商已经停产，后续服务无法保证，缺少备品备件，存在安全隐患。

1.2.2界面方面高速公路的业务管理根据业务性质的不同，由不同的业务部门分别进行管理，如收费业务、监控业务分别由收费分中心和监控分中心管理，同时，设备的采购、使用、维护等也分别由不同部门分别进行管理，由于目前高速机电设备品牌型号多、工作模式等不统一，加上设备分布广、不同区域跨度大等情况，通信网络造成的问题频发，大大提升了排查和维护的难度。

2融合通信系统的规划部署

融合通信采用业务和呼叫控制分离、呼叫控制和承载分离技术，实现分布式部署和集中化管理，使业务可以承载在不同的网络中，通过基于标准化和开放式的通信协议，提供多种多样的业务应用，快速加载创新型的业务。因此，融合通信系统不仅提供基本的语音业务，还提供各种增强型业务，如灵活的通信调度、视频通话、文本通信、多媒体会议等等，具有业务加载快，创新性强、业务成本低的特点，能最大限度地提高通信系统的可用性和有效性。通信系统与各业务系统的融合是融合通信的重要价值，融合通信能够统一各个业务部门的底层通信，为各个特定业务提供通信支撑，从而不再建设独立的、专门的通信系统，如收费对讲调度系统、隧道紧急电话系统、路面预警广播系统、指令电话系统等，都可以承载在融合通信系统中，真正实现通信系统的分布式部署和集中化管理。为高速公路的通信提供了经济、灵活的技术手段。基于全IP构建开放融合通信体系架构，实现全业务融合，已成为业界共识［1］。从高速公路的安全运营角度看，构建紧急事件快速处置的应急指挥调度系统需要实现多业务的融合和统一调度，实施资源的优化组合和高效利用;从运维角度看，实现通信系统和业务系统的统一运行监控，实施标准化的业务流程，业务统一受理，统一派发，统一管理。高速公路运营架构图如图1所示。为实现不同通信系统的融合，通信网关起着重要的异构网络匹配作用，实现不同网络系统间的协议转换和媒体转换，为灵活组网提供支撑。网关在通信协议上，都是将各种异构网络中的专有协议转化为公共的、开放的和标准化的通信协议，使不同网络间具有较强的的互通性和兼容性，从而能够构建出大容量的通信网络，进而承载各种各样的业务和通信终端。融合通信系统网络结构总体架构如图2所示。利用高速公路通信专网，采用SIP软交换技术的分布式架构，建设融合通信系统。融合通信系统网络分为3层架构，分别是省中心、分中心、收费站(含车道)/服务区/隧道。

2.1省中心

省中心设置一套基于软交换架构的融合通信网关，用于提供联网公司、经营性路段以及还贷性路段等的语音业务以及多方视频会议业务。省中心的融合通信网关可与原有视频会议系统对接，实现视频会议终端和融合通信终端的多方视频会议。融合通信省中心负责本辖区融合通信系统的管理、使用、设备注册等维护。

2.2分中心

分中心设置一套基于软交换架构的融合通信网关，用于提供分中心以及分中心所管辖收费站的语音业务、多方视频会议业务。分中心和收费站的IP电话、对讲机、单兵设备等通过网络连接到分中心的融合通信网关，通过SIP协议实现融合通信。分中心也可根据实际建设需求，分阶段建设融合通信系统:建设融合通信网关满足IP电话语音通话和视频通话，各路段分中心负责本辖区分中心、收费站(含车道)及服务区融合通信系统的管理、使用、设备注册等维护。

2.3收费站(含车道)/服务区/隧道

收费站(含车道)、服务区和隧道内安装若干台IP电话、对讲机、单兵设备等前端设备。收费站(含车道)、隧道内IP电话可以在紧急情况下快速呼叫隧道所、救助中心或报警等。收费站/单兵设备可以将现场的实时音视频信息及时回传到后台监控中心。除此之外，集群通信系统的使用可以实现调度、群呼、优先呼等功能。收费站(含车道)、服务区内安装小型天线，对讲机可通过小型天线接入到融合通信系统，实现接入网内的语音通话功能。单兵设备采用4G方式，通过电信运营商的4G网络访问接入网融合通信系统，实现单兵设备和接入网融合通信终端设备视频通话功能。在高速公路分中心、收费站(含车道)、服务区以及高速沿线重点部位搭建无线专网，该专网就近接入到IP接入网。前端的手机终端(安装融合通信客户端)可通过无线专网接入到融合通信系统，实现手机与手机之间以及手机与IP电话、视频会议系统的音视频通话功能。

3融合通信系统技术应用的效果

经济的快速发展，经济规模的快速提升，使得我国高速公路运营面临着前所未有的复杂性，需要运营部门在安全的前提下，进一步提高业务运行效率。为此，高速公路的通信系统应该具有相应的标准化和前瞻性，以融合通信为基础的通信系统将能有效整合各种异构网络，实现多种业务的整合，并为业务提供灵活的创新手段和技术空间，为各种业务创新提供强大的技术支撑及业务管理部门的业务联动。当高速公路前方发生紧急事故，监控管理中心马上通过融合合通信系统，通知交警及路政，并通过移动终端，可以将现场信息的上传下达，及时提醒司机朋友，对发生事故的路段，进行交通管制，实现一路多方的联动机制。以“统筹规划、讲求实效、需求主导、以用促建、资源共享、互联互通、统一标准、保障安全”的原则，建设一体化的运营管控力度，实现减少层级管理、提高运作效率、优化管理结构、降低运营成本的目标，全面提升高速公路运营管理能力和水平。以融合通信管理体系为核心，进一步优化各高速公路系统层级管理模式及流程，实现管理层级制度化、标准化、规范化和“调节平化管理、职能统筹协调、工作提质增效”的高效管理目标。

3.1高可靠性

融合通信系统提供强大的高可靠性和高稳定性，如不同设备之间的性能冗余、功能冗余，设备各个功能模块进行性能冗余和数量冗余，从而使得设备具有4个9，甚至5个9的稳定可靠性，进而实现高效的设备切换和恢复。同时，通信设备也支撑链路的冗余，进而保障收费站(含车道)、服务区、隧道拥有强大的业务提供能力，提高了业务的完整性和准确性。

3.2高可扩展性和兼容性

通融合信系统能提供极强的可扩展性能，基于IP的统一通信协议，使得不同组件之间采用相同的通信机制，进而能灵活提供组件数量的扩充，如在语音通信的基础上能快速扩展到音视频通信，并保证音视频通信的兼容性，以支撑融合通信系统的功能扩展和规模扩展，并进行平滑升级。同时，开放、标准的SIP能充分保证不同系统的互操作性，让高速公路信息化发展更加便捷。

3.3可管理性

长期以来，对设备的配置管理都是基于私有的管理协议和标准，具有相当的封闭性，使得通信系统的管理比较复杂和低效。而计算机技术和互联网技术的发展使得管理的开放性和标准化越来越强，如基于标准的SNMP协议，使得系统的管理更加标准化和高效化。另外，对于常规的系统配置和维护，基于浏览器的B/S模式，更加简化了系统管理，减轻高速公路管理和维护人员的负担，提高网管和决策的效率。

3.4实现基于用户的管理

改变以电话号码为基础的通信管理方式，将通信信道和端口与用户本身进行关联，从而实现基于用户的管理，而不是去管理复杂的链路和端口，进而实现全新的用户管理。同时该技术不仅支持现有电话功能，还支持新式且多样的多媒体信息服务业务［2］。

3.5先进性和成熟性

融合通信采用标准的IP通信，具有相当的技术成熟性。IP技术子互联网诞生以来，经过了几十年的技术研发和积累，已经具有相当的成熟性，且也在继续快速发展，使得融合通信系统不断引入新的技术实现，进而保持其强大的先进性和成熟性，为各种业务的发展提供技术支撑。

3.6经济与社会效益

融合通信技术在高速公路上应用，能够充分整合各个业务部门的通信子系统，实现高速公路通信系统在技术和管理上双重优化［3］。同时该技术为强化各个业务部门之间的业务协同提供通信支撑，从而提高跨部门的业务处理效率，降低部门间的沟通成本，特别是对高速公路在处理紧急突发事件时，能实现事件的快速发现、响应和处置;同时，新业务可以在融合通信系统上直接加载，避免了系统重复建设，系统的管理和维护可以更加集中，从而降低高速公路的建设成本，实现降本增效。后期，融合通信系统将充分引入人工智能、物联网、大数据等快速发展的前沿技术，实现音视频通信与路网预警、车路协同等各个智能化系统的充分融合，打造“先进、安全、高效、快速、舒适”的智慧型高速公路，为我国经济发展提供完善的交通环境，为广大公众提供优质的出行体验。

4结束语

高速公路融合通信系统促进了高速公路各业务管理的信息化，为业务的承载提供基础，为相关管理者和人员提供方便的沟通和管理，方便信息共享，并达到十三五及后期十四五提出的“提高应急指挥能力”和“安全监管、应急系统、收费系统、管理信息系统等与通信系统进行融合”的目标和方向。高速公路融合通信系统对高速公路机电信息化带来了突出的效果。

参考文献:

［1］叶晓波.关于高速公路基于软交换的调度通讯系统应用分析［J］.科技与企业，2014(16):213－214．

［2］叶碧虾.基于软交换技术的通信系统研究与设计［J］.通化师范学院学报，2017(5):5－8．

［3］郭九鹭.高速公路通信融合系统研究及设计［D］.西安:长安大学，2013．

作者：华实 单位：湖南省交通科学研究院有限公司