浅论高速公路通信系统的应用原理
摘要：本文主要钍对高速公路通信系统的应用原理进行阐述。
关键词：高速公路；通信；原理
高速公路机电工程中的通信系统属于基础类设施，主要为收费、监控系统提供信息(话音、数据、图像)传输通道，由光缆数字传输系统、程控数字交换系统、移动通信系统、紧急电话系统等组成。根据其通信系统在高速公路行业的应用特点，高速公路通信网主要由长途通信干线传输网、程控数字交换机、数据传输网、图像传输网、移动通信网和卫星通信网等部分组成,下面我们重点对其各主要组成部分的使用原理进行详细介绍。
1 收费系统
高速公路收费系统一般采用半自动收费方式，即人工判别车型，车道入口发放通行卷，出口验卷，计算通行费，人工收费，计算机管理，辅以车辆检测器校核，闭路电视监视。目前，提倡计算机联网收费。远期，逐步实现自动收费方式。通行卷有采用非接触式IC卡，也有采用磁卡 。为便于计算机联网收费，联网收费区域内均应采用同一种 通行卷。
1.1 计算机收费系统
计算机收费系统一般分两级，即收费中心计算机系统和收费站计算机系统。收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网。各局域网之间、收费中心与区域拆帐中心之间需要通过通信系统实现数据传输进行勾通。
1.2 收费数据传输
收费数据分三级管理:收费中心计算机、收费站计算机及收费车道计算机。收费站与收费中心之间的数据传输是通过数据通道直接传输的，各通信站的ONU设备提供必要的2Mbps ( G . 703)数据通道接口。通信与收费系统是通过收费站和收费中心的路由器连接起来的，在区域收费联网的情况下，路由器至少要具备两个E1(G.703)接口，一路传往收费中心，一路传往区域拆账中心。
1.3 收费图像传输
收费系统在个收费站广场出口均设置了摄像机，各摄像机的图像信号既要传到相应的收费站又要传到收费/监控中心。从摄像机到收费站的视频及控制信号传输是由收费系统完成的，而图像及控制信号的远程传输与监控有所不同，未采用复用方式，庵个摄像机图像对应一芯光纤，而控制信号是经MODEM通过通信系统的话路通道传输的。
2 通信系统
2.1 通信干线传输
长途通信干线传输系统设计的正确与否，决定着整个通信系统质量，它不仅关系到能否实现现代通信网设计的目的，还关系到工程投资的经济性、合理性和可靠性。目前，高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信，这是因为:
高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像通，信量较大，选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。
光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点，是其它通信传输方式无可比拟的。
光缆通信中继距离长，适应公路沿线各通信站点间距离不一致的实际情况。
采用长波长单模光缆传输方式,在中等容量以上长距离传输系统中,从经济上占有优势。
2.2 通信系统的程控交换
根据高速公路通信系统业务的内容和特点，通信系统采用三级程控交换，第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心，其主要职能是完成本局终端的话务接转，汇接所有来话、去话的转接任务，并与二级公路网中心联接，完成本局话务接续与本局以外的话务转接；第三级交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所，其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。为了提高系统的可靠性、灵活性及话务流向的需要，各级交通交换中心之间均可进行互连，以便组成一个多迂回、多路由的程控数字交换网。
2.3 话音通信系统
高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司、各管理所以及高速公路上各种设施(如监控、收费、服务区、停车场、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等)提供内、外业务联系电话。业务电话为全网自动拨号，业务电话网应与市话公用网汇接。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度，在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台，以便供公路值班员和交警值班员使用，指令电话应自成系统。指令电话控制台设置在各路公司内，分监控指令控制台和交警指令控制台，分别控制所辖路段各指令电话机和交警用指令电话机；指令电话控制台具群呼、组呼、单呼功能及自动录音功能；指令电话控制台具有转接功能，即实现指令电话控制台与指令电话机之间的转接。
2.4 移动通信系统
移动通信，就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的通话,还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网，也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游，管理也比较方便，可以省去了自己建网的费用，但公用蜂窝移动通信网费用很高，同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网，可以解决上述不足，但建网投资很大。建议高速公路移动通信系统自己建立专业移动通信网,采用800MHz集群移动通信系统。据了解，辽宁省高速公路管理系统应用移动通信较为先进，移动通信成为快速应变能力的强有力手段。
3 监控系统
高速公路监控系统应用图像传输可将道路现场的活动图像，利用图像传输系统的能力把图像信息用电信号的方式传送到远方，清楚地再现在屏幕上，有利于管理人员做出控制决策。活动图像传输采用光缆传输方式，高速公路监控摄像点不太多的特点，一般采用一对一(一摄像头对一监视器)方式传输到各路监控中心。通过视频切换方式，由总部的控制信号来选取所需的图像信号，由光缆传至监控总部的监视器，使总中心也能监视到它所关心的全省高速公路运行情况，以便进行宏观管理。
监控系统主要由两部分组成:监控中心计算机系统和外场设备。
3.1 监控中心计算机系统
监控中心计算机系统即情报处理系统，它包括通信控制器、网络服务器、交换式集线器、终端计算机等。这些计算机组成局域网，组网方式:收费站控制室计算机与该站的收费广场车道控制计算机组成该站的局域网。收费中心内的计算机构成中心独立的局域网，只是多了一台通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外场设备与中心的数据通信管理。
3.2 监控中心的外场设备
监控的外场设备包括车辆检测器，可变情报板，可变限速标志，气像检测器等。由于这些检测点(数据采集点)距离通信站较远，相对分散，且数据量较小，无法采用标准的高速数据接口进行传输，因此在每个远端数据点配一台MODEM,将数据传到就近通信站的ONU，最后通过通信系统传至监控中心通信控制器。
3.3 监控数据传输
监控数据分二级管理:监控中心、监控外场设备。通信系统在各站综合业务接人网的ONU设备业务通道中提供足够的2/ 4wVF接口，监控数据采用模拟传输方式，通过这些音频接口完成，由监控系统提供MO-DEM进行数模转换。
3.4监控图像传输
监控系统在全线设置了一定数量的摄像机，各摄像机的图像和控制信号均要传至监控中心。通信系统负责为摄像机的图像和控制信号传输提供光电缆，视频图像信号和控制信号经过数字/视频复用光端机复用后，占用一根光纤。
结束语
通信系统在高速公路建设行业中的不断应用，对其技术的更新有着更高的要求。为了保证高速公路其“快速、安全、便捷、舒适”等功能特点能发挥，务必对其通信设备及通信技术作出更高要求。对此，只有更好地了解及熟悉通信系统的应用原理，才能更好地为高速公路通信技术的不断发展建立一个正确的认识平台。