高速公路通信研究

高速公路通信研究（通用12篇）

高速公路通信研究 篇1

0 引言

移动通信技术起源于1921年的美国, 以2 MHz的带宽设计了车载移动电话通信系[1]。1946年, 贝尔实验室设计了第一个公用移动通信系统;1947年, 美国的纽约市与波士顿市之间的高速公路系统就使用了带宽为35~40 MHz的移动通信系统[2]。随着通信技术的发展, 蜂窝移动通信系统得到迅猛的发展, 1983年, 美国投入使用了世界上第一个面向公众的蜂窝移动通信系统。到20世纪80年代, GSM数字蜂窝通信系统成为人们研究的重点[3]。

高速公路地理环境的限制, 使得高速公路移动通信系统的建设难度加大。我国已经建成的覆盖区域性的高速公路移动通信系统不能完全覆盖全国范围的高速公路网络, 在某些路段存在移动通信的“死区”[4]。因此, 建立一个更完善的能覆盖全国范围的高速公路网络的移动通信系统是现代高速公路系统的基础性的建设。

对于城市公路移动通信系统的建设, 不需要重新建设专门的城市公路移动通信系统, 因为公网GSM系统已经覆盖了全部城市公路网络区域。只需要在公网系统中建设虚拟网就可以实现城市公路交通系统的指挥调度与管理[5]。

全国高速公路主干网移动通信系统的建设, 利用GSM-R技术[5]来实现。通过对GSM-R系统重新设计来实现高速公路的指挥调度控制, 将多个子系统集成于一体, 实现平面调车通信系统, 隧道无线电系统以及用于维修与管理人员通信的无线电系统。

1 GSM-R技术

铁路综合数字移动通信系统标准 (GSM for Railway, GSM-R) 是在GSM蜂窝系统的基础上, 增加通信调度功能和适应高速运行环境下进行数据通信的功能而研发的无线数字通信系统[6], 它将现有的铁路数据通信应用系统与其他的数据传输业务结合到单一的数据通信平台上。

1.1 GSM-R通信系统的结构

图1显示了GSM-R通信系统的体系结构。GSM-R通信系统通过其网络交换子系统 (NSS) 中网关移动交换中心 (GMSC) 实现与其他数据通信网络之间的数据传输业务, 而且通过通用分组无线业务 (GPRS) 中的网关业务支持点 (GGSN) 实现与其他数据通信网络的分组域的数据传输业务[7]。

网络交换子系统 (NSS) 负责用户端到端的呼叫、用户通信数据管理、移动性管理以及实现与固定网络的连接功能、用户的数据传输业务交换功能、用户数据的移动性管理、系统安全性管理所应具备的相应数据库功能。

基站子系统 (BSS) 的主要任务是负责与某覆盖区域内的所有移动台 (MS) 进行数据通信, 实现对空中接口的管理。基站子系统是系统的MS与NSS之间进行数据通信的桥梁[8]。

通用分组无线业务系统 (GPRS) 用于实现通信系统中分组数据之间的交互。

智能网系统 (IN) 的主要功能是实现功能寻址、位置寻址和管理功能号。

固定用户接入交换系统 (FAS) 子系统实现调度台、车站台等终端设备接入GSM-R网络。

运行与维护子系统 (OMC) 的主要任务就是管理和监控整个GSM-R网络, 它的一侧连接GSM-R系统的网络设备, 而另一侧则连接控制计算机操作台和GSM-R的人机交互接口。

1.2 GSM-R数字移动通信系统的业务功能

在成熟的公共无线通信系统 (GSM) [9]之上构建的GSM-R系统是专门为满足铁路系统的应用而开发的无线通信系统。因而, GSM-R系统具有某些更加完善的业务功能子系统, 如列车调度、列车控制和高速列车信息通信等子系统, 是一种非常适合于高速铁路数据通信的综合而高效的无线通信系统;同样地, GSM-R技术也非常适合于构建高速公路网络的移动通信系统[8]。GSM-R系统主要承载的业务有语音业务和调度业务。

(1) 语音业务

GSM-R系统同时支持固定或者移动设备用户之间的话音通话业务, 其中包括点对点的双向语音呼叫、点对点的紧急语音呼叫、广播语音呼叫、组语音呼叫和多用户语音呼叫, 同时支持短消息业务、普通数据传输应用、自动传真业务和列车控制应用[9]。

(2) 调度业务

功能寻址:包括信息注册/注销。

与位置有关的寻址:对于某一给定功能的呼叫, 选择其通信路由, 搜索到与用户位置相关联的目标地址。

2 GSM-R技术高速公路移动通信系统设计方案

高速公路网络的移动通信系统属于专用的移动数据通信网络, 该网络由两个主要的区域组成:高速公路网络主干线、路段上的各通信中心或者站点 (有人通信站或者无人通信站) 。构建的高速公路移动通信网络应该满足高速公路中各个区域之间的移动数据通信业务[10]。专门为高速铁路网络设计的GSM-R系统也非常适合于高速公路移动通信系统的建设, 利用GSM-R系统的优势来完善和提高高速公路移动通信系统的数据传输能力, 构建完善的智能交通系统。

2.1 移动汇接网络规划方案

利用GSM-R系统构建高速公路数据传输系统时, 采用如图2所示的二级网络结构构建网络架构, 它由移动汇接网TMSC和移动本地网MSC组成。

使用GSM-R技术构建高速公路数据通信系统的移动通信网络时, 只需要在整个高速公路网络的少数几个大区域内设置移动汇接网TMSC, 而且TMSC网络之间使用网状网连接。这种网络构架在保障数据通信质量的基础之上, 节约了技术投资成本。

2.2 高速公路移动通信系统中GSM-R本地网设计

高速公路移动通信系统中的GSM-R业务本地网的主要组成设备有[11]:移动交换中心 (MSC) 、网关移动交换中心 (GMSC) 和归属位置寄存器 (HLR) 等功能设备。

在高速公路移动通信系统中, 移动交换中心MSC的配置原则如下:

在高速公路移动通信系统的GSM-R网络设计中, 一个移动交换中心MSC可以应用于多个区域, 因此, 移动交换中心MSC的设置需要考虑地理环境的因素。

在大的区域内, 尽量设置较大容量的交换设备, 对于业务量不多的移动业务本地网不设置单独的MSC。

移动交换中心MSC应该尽量设置在高速公路路段管理的通信中心或者道路管理信息化的信息流中心。

2.3 信令与接口

(1) GSM-R系统内的业务交换点 (SSP) 点均包括MSC、归属位置寄存器 (HLR) 、鉴权中心 (AUC) 、短消息中心 (SMSC) 等, 而且所有信令点均采用直连方式。

(2) GSM-R系统的各个MSC之间均为E1数字接口, 使用24位信令点编码的七号信令。

(3) MSC与BSC之间的信息传输使用El数字接口, 使用14位信令点编码的七号信令。

(4) GSM-R系统与HLR、SMSC之间的信息传输使用El数字接口, 使用24位信令点编码的七号信令[12]。

(5) GSM-R系统与专用调度模块、确认中心 (AC) 、RBC之间的数据通信使用El数字接口, 使用ISDN信令。

2.4 网间相互通信

(1) GSM-R系统的移动电话网通过MSC与高速公路系统的专用电话网相连。

(2) 根据GSM移动电话网络高速公路系统的运营维护管理体制的需要, 与公众通信网 (包括中国电信、中国网通、中国移动、电信运营商等运营商的PSIN, PLMN, IP网) 预留互联条件。

2.5 GSM-R系统同步时钟

(1) GSM-R网络与外部网络之间的同步时钟

GSM-R系统的同步时钟采用的是主从同步方式, 该系统的数字同步基准使用的是公用数字同步网的标准。

(2) GSM-R网内同步时钟

MSC与BSS之间的数字链路同时作为它们之间同步链路, BSS从MSC中获取所需要的同步时钟信号[12]。

3 结语

高速公路移动通信系统的建设是智能交通系统的核心, 也是难点。本文在分析GSM-R系统的体系结构和主要业务功能的基础上, 提出了利用GSM-R系统构建高速公路移动通信系统的设计方案, 并对高速公路移动通信系统的主要业务功能和组成模块进行了分析和论证。

参考文献

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[12]王文箐, 孙芸丽, 吴建华.ASON技术在高速公路干线通信中的引入[J].中国交通信息化, 2012 (2) :72-73.

高速公路通信研究 篇2

5结论

近年来，光纤通信在我们的日常生活中运用越来越普遍，人们在实际应用中关注最多的还是质量问题，对通讯质量提出了很高的要求。高速光纤通讯技术凭借其信息容量大、传播速率高等特征在行业中得到了广泛应用，并且在发展中取得了显著成果。然后在高速光纤通信的传播过程中，也存在着诸多的损伤问题。本文简要分析了高速光纤通信技术的损伤问题，重点针对色散问题进行相关补偿技术分析，以期为后期相关研究指明方向。

参考文献

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[3]鲁力,刘震源.高速光纤通信系统中电子色散补偿技术的研究[D].华中科技大学,2012,5(1):11-12

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[5]许玮,张林丽.高速光纤通信系统中码型调制技术与偏振模色散补偿技术的研究[D].北京邮电大学,2012

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高速公路通信研究 篇3

摘要：随着固网宽带和移动宽带的全面升级，对光纤通信专业人才的要求也在不断提高，为了培养合格的光纤通信人才，急需对该门课程的教学内容、教学重点、实践教学等进行改革，建立以实用性的知识体系，增强学生运用所学理论知识解决实际问题的能力，为培养创新型人才打下基础。

关键词：光纤通信，人才培养，课程改革

中图分类号：G640 文献标识码：A

1 引言

信息通信业是目前发展最快、最具创新活力的领域之一，光纤通信是构建现代通信网络的主要传输手段，尤其在通信带宽快速提速的背景下，光纤通信的作用尤为明显，具体地，三网融合、FTTH、互联网+、云计算、4G移动通信、高清视频电话等等这些应用均需要光纤通信技术的鼎力支撑，展望“十三五”时期，随着互联网服务与应用在各行各业的迅猛发展，通信业将面临新的机遇和挑战，会极大地推动光纤通信技术的发展，这也为高职高专的光纤通信的课程教学提出了新的要求。

2 当前高职院校光纤通信教学现状

光纤通信课程是通信技术专业的主干专业课程，课程特点是多学科交叉、内容繁多复杂，理论基础难度较深，与实践联系紧密，知识更新快。光纤通信技术从传输到接入都发展很快，传输方面从SDH到现在的PTN、IPRAN和OTN，三网融合技术已经成为主要的接入技术被广泛应用，光纤到户已经接入网中的主要手段，接入网中的光纤通信技术在目前的教材中比较欠缺，光纤的熔接也增加了冷熔，而目前大部分教材上知识陈旧，偏重理论，跟不上当前技术的发展，仍然在主要讲授SDH系统，缺乏对光接入知识的讲解。光纤通信实践教学也有很大的滞后性，由于学校实验条件有限，一般只能设计一些简单的光纤参数的测量实验，应用系统实验一般基于SDH系统的长途传输进行设计，最新技术应用类实验涉及较少，远远不能满足学生毕业后对光纤通信知识的需要。这些都给高职高专的教学带来一定的难度，急需对光纤通信的教学内容及时更新补充。

3职业院校学生光纤通信就业分析

可以预见在未来几年内，我国通信产业将迎来新一轮的高速增长，通信人才的需求缺口也在逐渐显现。高职院校应该把握住行业发展的机遇，根据行业的人才需求及发展趋势及时调整通信人才培养目标，目前高职高专光纤通信的人才需求主要有：光缆工程施工与维护、光纤接入设备安装与调试、光纤线路工程设计、光纤通信系统配置与维护。光缆工程施工与维护主要是关于光缆的敷设、熔接与日常维护，光纤接入设备安装与调试主要是接入设备的安装调试以及接入线路的敷设、光纤线路工程设计主要是关于传输网、接入网的工程线路设计、概预算的编制，光纤通信系统配置与维护主要是光纤传输设备的安装、调试与维护。随着宽带提速的不断推进，以及4G网络的全网铺开，对上述专业人才的需求巨大。

光纤通信技术课程一方面是光纤技术相关就业的核心课程，有很强的针对性和专业性，另一方面也是培养其他通信岗位的技术人才不可或缺的主干基础课程，需要讲授基本光纤技术以及光纤通信传输系统知识，因此围绕着光纤通信课程所起的作用，我们在课程设计的时候也要根据具体就业方向制定相应培养目标，做到技术要求的层次性和通信专业的基础性，及时调整授课重点，更新教学内容。

4 光纤课程教学改革探索

光纤通信课程改革应当符合现代职业教育理念，满足现阶段通信行业技能的需要，结合现网中新技术的应用情况，以技术应用能力为主，保证基础理论扎实、够用，将理论教学与工程实践深度融合，教学实验与企业工程相结合，开展开放式实验教学，构建创新训练平台，将自我学习能力和創新能力的培养贯穿光纤课程教学的各个环节，能够培养一定的创新能力，以不变应万变。

（1）调整教学内容，优化教学体系

根据通信专业整体的人才培养方案，结合现网技术应用设计教学内容。注意选取技术新颖、注重理论和工程应用相结合的教材，现有的光纤教材相对陈旧，知识远远跟不上技术的发展，所以，在具体的教学过程中必须要更新教学内容，补充设置与现网应用的相关教学项目，将现网应用转换为课堂教学任务，使得学生能及时掌握光纤通信领域最新动态及发展趋势。例如，当前的光纤传输设备已经是以PTN设备为主流了，而课本上基本还主讲SDH系统，需要进行补充。另外，光纤接入技术也已经成为光纤的主要应用之一，因此在教学中要补充光纤接入的相关知识。

（2）深化校企合作，拓展实验内容

光纤通信的实践教学有很大的滞后性，主要是因为光纤的仪器设备都比较贵，更新换代较为困难，很难满足实验教学的需求[3]。在利用好现有实验资源的基础上，依托相关企业，制定有针对性和应用型的实验教学计划，拓展实验内容，弥补光纤教学仪器的不足，并且可以让学生学习到实际的工程操作步骤和测试方法。鼓励学生自主设计实验方法，培养学生的综合创新能力。例如，对于光纤线路工程实验我们与本地企业合作，以实际的小区接入网项目为教学内容，现场勘查，讲解注意事项，学生进行工程线路设计，由企业技术人员进行点评。对于光纤特性、光纤仪器仪表的使用实验，除了在实验室进行基本的实验，还组织学生到工程现场，观摩实际工程中的操作过程，有利于提高学生的积极性和知识的实用性。

5 结论

新形势下通信网络的高速发展对通信人才的培养提出了新的要求，也推动了光纤技术课程的教学进行改革，根据现网应用优化理论知识，结合工程现场提升实践教学水平，通过分析问题、解决问题培养创新能力，分层次、分方向培养出合格的光纤技术人才。

参考文献

[1]陈 琳，施正一，朱 武等. “光纤通信”课程实验教学改革和研究[J].电子电气教学学报，2012，34（4）：73-75.

[2]韩凌云，冯友宏.创新人才培养体系下光纤通信课程教学研究[J].高师理科学刊，2014， 34（2）：89-91.

高速铁路通信覆盖规划要点研究 篇4

关键词：高铁,切换,多普勒

一、高铁覆盖与传统网络的区别

1、应用场景的区别

高速铁路的应用场景与传统区域通信覆盖的最大区别有三点：第一，高速移动，截止2010年10月底，中国运营时速200公里以上的高速铁路运营里程已经达到7431公里;第二，是高度封闭的通话环境，高铁车体的平均传播损耗一般在20～25dB左右;第三，覆盖区域的地形地貌非常复杂，在高铁的覆盖区域内包括了城市、郊区、丘陵、山区、隧道、高架桥等多种场景，网络规划非常复杂。

2、应用场景引发的技术难点

由以上应用场景的区别引发了网络覆盖的几个技术难点，分析如下：

(1)多普勒频移

当终端在移动中通信时，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。用户移动方向和电磁波传播的方向相同时，多普勒频移最大;完全垂直时，没有多普勒频移。多普勒频移对于接收机接收性能有一定的影响，主要是降低了接收的灵敏度，造成接收端无法正确解调，误码率上升。以速度V移动的移动台接收端发生的频率偏移为

其中fo为载波频率，α为入射角，C为光速。

(2)频繁切换引起的掉话和脱网

高速移动引起信号的快速衰落，手机在服务小区的信号强度衰落到一定程度，会触发小区重选(idle模式)或者切换(Active模式)过程，如果在切换到新小区前，当前小区的信号电平衰落到门限以下，就会引起掉话或者脱网。

(3)高传播损耗引起的覆盖电平不足

高铁车体是一个高度封闭的环境，并且车体的穿透损耗一般在20～25dB左右，造成在传统站距规划情况下，覆盖电平不足，严重降低通话质量。

二、组网方式的选择

所谓组网方式的选择，就是分析比较专网组网方式与大网调整方式的优缺点，总结两者的优缺点如表1所列。

由于铁路是带状分布，并且用户处于高速移动的状态下，因此高速铁路覆盖网络结构建议采用带状小区覆盖，即专网组网方式。

三、规划要点

1、抑制多普勒频移

根据以上多普勒频移计算公式，可以得到时速500公里/小时的情况下，GSM900产生的频偏大约为450HZ, TD产生的频偏大约为900HZ，根据参考文献[1]，误码率要求在0.1%～0.01%的情况下，最大可容忍的多普勒频移为0.01B～0.02B，其中B为空中传输数据速率，所以可以大致得到各种制式最大可容忍的多普勒频移(表2)。

虽然目前各厂家的设备或终端都有了频偏校正功能，并且根据以上计算说明500公里/小时时速下产生的频偏都在各种制式的容忍范围内，但在网络规划中我们还是要尽量采取手段抑制频偏，以提升网络质量和用户体验。

(1)优先使用低频段

多普勒频移的大小与物体的相对速度和工作频率成正比，在网络规划阶段对应多普勒频移的手段一般是优先使用低频段，在相同车速等条件下，低频段的多普勒频偏要小于高频段的频偏，所以高铁覆盖应优先采用低频段来进行覆盖，如GSM的900MHz频段，TD的1880～1920MHz的频段。

(2)保持基站到铁路的垂直距离

根据以上多普勒频移计算公式知道，入射角越小，频移越大，所以在站址规划时要保持基站到铁路合理的垂直距离，工程中一般取50～300米。

2、多小区合并

高铁列车在沿线大部分区域都处于高速移动的状态，如采用传统基站规划方法，同一基站覆盖高铁线路的2个方向设置为不同的小区，高速移动的用户在穿越2个小区的重叠区域过程中将发生切换。通常切换完成的时间等于测量延迟加上切换时延，TD网络完成一次切换的时间一般为1.2秒，而GSM网络则更长，一般工程中取值为5秒，考虑双向切换带，则两基站之间的覆盖重叠区域为1400米(时速500公里/小时的情况下)。在这种情况下，基站绝大部分的覆盖区域都是相互重叠的，这样会造成投资的极大浪费。

我们可以采用小区合并的方式来解决以上问题，即将一个基站2个方向的小区合并设置为1个小区，在BBU+RRU方式的基站设备出现后, 即使将不同基站的小区合并设置为同一小区也很容易实现, 这样就加大了单小区的覆盖范围, 在没有切换关系的基站之间仅需要考虑电平覆盖的需求即可, 达到合理节省投资的目的。

3、站距规划

在小区合并的情况下, 无切换关系基站的站距由信号电平覆盖要求决定, 有切换关系基站的站距由切换重叠需求和信号电平覆盖要求两者较大的一方决定, 并且信号电平覆盖要求一般只考虑上行受限。

3.1无切换关系的基站站距

计算由信号电平覆盖要求决定的站距，首先要计算在高铁环境下最大路径损耗。GSM手机的最大发射功率取33dBm，基站接收机灵敏度取-104dBm, TD手机的最大发射功率取24dBm，基站接收灵敏度取-105dBm，则最大路径损耗的计算公式为：

其中Smobile是手机最大发射功率，Lbody是人体损耗(取3dB), Ltrain是高铁车体穿透损耗(取25dB), LNF为正态衰落余量(取13dB), Ssen是基站侧接收机灵敏度。

计算得到GSM网络的最大路径损耗为96dB, TD为88dB。

对于GSM网络应用Okumura-Hata模型

其中f是频率(MHz), hb是天线高度(米)，a (h) m是移动台高度修正，d是基站到移动台距离(公里)，Lmod是Okumura-Hata模型不同地形下的修正。

计算得到覆盖半径为880米，所以得到基站站距为1760米，实际工程中根据不同地形地貌需要对传播模型进行修正，所以取GSM网基站站距为1000～1500米较为合适。

3.2有切换关系的基站站距

对于时速500公里/小时的高铁，要保证切换成功，则需要基站间的覆盖重叠区域足够大，根据本文前面的计算两基站之间的覆盖重叠区域应为1400米左右，所以在有切换关系的基站站距的规划由切换需求和电平需求两者较大的一方决定。

4、制定合理的邻区关系

在除站台的其它区域大网和专网不设置切换关系，在高铁专网覆盖区域内如果有用户从大网向专网切换，会造成专网吸收大量大网话务，造成专网容量不足，如果有用户从专网向大网切换，则会造成用户接收电平随着列车移动而迅速下降而造成掉话或脱网。

在与铁路交汇的公路等其它交通干线，为了防止由于移动台误入专网(例如在idle模式下的小区重选)，而在远离专网覆盖区域时因为无切换邻区而掉话的情况，在交汇处定义专网向大网的单向切换关系。

为保证大网和专网的顺利切换，在车站站台设置冗余切换重叠区域，设置2个连续重叠覆盖区域，使移动台有足够时间进行网间切换。

5、容量估算

假设我们设置连续6个基站为同小区，站距为1.5公里，则一个小区的覆盖长度约为9公里，假设在同一小区内同时只有2列高铁通过，每趟列车上用用户1000人，移动市场占有率为75%，则同一时刻在同一小区的用户为1500人，每用户忙时话务量取0.02erl，则通过计算每小区容量配置为6载频左右即可。TD网络目前用户渗透率还不高，初期配置单载扇即可。

四、总结

本文阐述了移动GSM和TD网络在时速500公里/小时高铁沿线，进行网络覆盖规划时的若干要点，首先对比了专网和现网调整两种方式的优缺点，再分析了如何抑制多普勒频移、确定合理的站距和邻区关系以及大致分析了容量配置情况。

参考文献

高速公路集群通信解决方案 篇5

目录

一、行业背景分析......................2二、项目需求........................2三、集群产品对比........................2四、SMART-PTT业务优势.........................2 经济效益...............错误！未定义书签。

五、成功案例........................3六、SMART-PTT功能简介.........................41、基本功能.........................42、系统特殊功能.........................43、多功能调度台.........................5一、行业背景分析

我国正处于高速公路信息化快速发展的时期，特别是基于3G无线数据网络的移动信息化在高速公路管理工作的应用不断深入，给国民经济的发展带来了勃勃生机，高速公路具有覆盖范围大、环境复杂等特点，这对基于高速公路管理的调度中心提出了新的挑战，采用3G无线技术开发的语音集群通讯系统可以有效的覆盖高速公路，对高速公路管理具有重要意义，使高速公路管理更趋科学、合理、安全、规范，从而通过自身的改善和优化达到提高调度系统运行稳定性、可靠性，强化高速公路信息管理调度中心的各路段外场协调能力，优化管理流程，提高管理效率，取得良好经济和社会效益的目的。这是高速公路管理部门必须面对的客观事实，也是我国高速公路信息化发展的重要组成部分。

二、项目需求

目前，在我国高速公路管理模式中，高速公路信息管理调度中心承担着指挥、决策、监管、控制的主要职能，具有一套较为科学、完善的管理工作机制，但传统的外场上报、人工记录和处理的工作模式运行，以致信息收集困难、管理分散，导致劳动强度大，通过3G集群通讯系统与GPS信息结合可以为管理者做出最优决策。

为此，SMART-PTT集群通讯系统立足于管理者的管理角度和需求，将外场工作者与高速公路信息管理调度中心建立直接的多途径的联系，使调度中心能实时掌握外场的信息，以便及时响应，管理更开放、更灵活，使整个系统充分体现管理的智能化，人性化、科学化，各软、硬设备操作简便、直观，功能强大，有效满足高速公路信息管理调度中心管理人员的管理需求，使整套系统具有广阔的应用前景。

三、集群产品对比

集群通信是实现移动中指挥调度通信最有效的手段之一，也是指挥调度最重要的通信方式之一。传统的集群通讯系统按照技术来分，可分为模拟集群系统和数字集群系统。模拟集群系统具有使用成本低、需要专门的频段、安全性差和距离有限的缺点，数字集群具有使用成本高、需要专门的频段、安全性好和覆盖范围局限的特点。基于CDMA1X数据网络实现的SMART-PTTT集群通讯系统，具有安全性高、覆盖范围大、建设成本低等特点，非常适合路程较长和覆盖范围大等特点的高速公路。

SMART-PTT不但可以实现集群通讯功能，同时也可以集成其他相关业务（例如：视频传输和信息查询等），提供更加丰富的调度功能，提高工作效率。

四、SMART-PTT业务优势

SMART-PTT集群通讯系统，包括灵活的分组和管理系统，功能包括单呼和组呼。在调度中心实现多功能调度台，具有遥毙、强拉、强插、监听和强拆等调度功能，使调度中心具有灵活的强大的调度功能，满足各种调度需求。对用户进行分级设置，保证重要的指示可以及时下发。

同时，在调度中心结合 GPS的功能，在地图上标出用户的现有位置，并保存用户的移

动轨迹，使调度中心的调度员根据工作人员的现有位置进行调度指挥，提供调度员的工作效率。调度中心通过可视化的软件界面呈现出来，调度员可以根据现场情况进行指挥和处理相关事件。

1、结合高速公路管理的特点，SMART-PTT集群调度系统，能更好的发挥高速公路信息管理调度中心的集中式统筹管理的优势和作用；

2、智能化、人性化、科学化兼具的软件操作平台，可实现高速公路信息管理调度中心对外场的实时调度，数据信息基本以可视化的方式呈现，平台操作简单、快捷，信息读取直观、有效，大大提高管理人员的工作效率；

3、结合GPS技术和地图技术，根据工作人员的空间位置信息来对用户进行调度，实现多维信息的调度，大大提高管理人员的工作效率。

4、优化语音编码的计算效率，使其能在手机嵌入式平台平顺运行，传输较小的数据流量，获得较高语音质量，提高语音的流畅度和清晰度。

5、使用SMART-PTT集群通讯系统可以节约成本。利用3G网络进行集群调度，可以节省自己建设集群通讯网络所需要大量的资金。而不需要派遣专业的维护人员到现场进行调查分析，提高问题解决的速度的同时，有效节约维护系统的成本。

6、SMART-PTT集群调度系统大大提高高速公路信息管理调度中心的监控管理功能，规范、简化管理流程，提高管理效率，及时排障，提升整体系统的管理服务水平。

7、SMART-PTT集群通讯系统能够大大改善高速公路监控中心和路段监控管理水平，提升我国高速公路的服务形象，保证旅客的出行时间不受影响，有利于进一步推动国民经济的快速发展。同时通过实时的语音通话、GPS位置的监控以及现场的图象视频可可视化，做到“及时响应，有效处理”，这对于我国高速公路的信息化、智能化建设起到了非常好的表率作用，树立了高速公路的现代化新面貌和新形象。

五、成功案例

六、SMART-PTT功能简介

1、基本功能 固定群组呼叫：用户进入固定群组后可以对所有在这个群组中的在线用户进行呼叫，同时也可以接听群组中其他用户的呼叫。

动态群组建立：用户可以对一个或多个在线用户发起邀请，建立动态群组进行呼叫。单呼：当用户邀请一个用户建立动态群组后，便实现了一对一的单呼对讲场景。

编辑固定群组：具有编辑群组权限的用户可以在手机端增加、修改和删除固定群组。可以增加固定群组的成员和删除固定群组的成员。

用户状态显示：在客户端软件上可以看到群组中每个用户是否在线，进行有效的通话。通 话提 示：在集群呼叫过程中，参与呼叫的用户能够收到与集群通话状态相关的各种提示信息。

抢 占呼 叫：在同一个群组中，多人进行呼叫时，在相同呼叫权限的情况下，先呼叫着获得讲话权，其余用户转为接听状态。

用 户多 组：用户可以查看多个组的成员，可以进入多个组进行呼叫。

默 认群 组：默认群是用户登陆后自动进入的群组，每个用户可以指定一个默认群组。

掉线与自动重连：当数据网络因某种原因断线时，软件会检测网络是否可用，当网络可用时，软件会重新拨号连接。

2、系统特殊功能

用户呼叫优先级：用户具有呼叫优先级，管理员可以设置和修改用户的呼叫优先级，在相同的群组中，当优先级别低的用户在呼叫时，优先级别高的用户可以随时中断其呼叫，并进行呼叫。

录音回放：用户在调度台和管理平台上可以查听每个群组的讲话记录，并可以回放每条记录，在企业管理平台可以查听企业中所有的通话记录。监听：用户可以同时监听多个组的讲话。

广播：调度台可以对其企业里的所有组进行广播。

认 证 与 加 密：PTT客户端登录时，采用SHA1 Mac算法对用户进行身份认证。传输敏感数据时，采用了SHA1和DES算法对数据进行加密。

用户功能设置：管理员可以动态的增加或取消某个用户的功能模块，管理员可以设置用户的功能,包括：好友列表；建立动态群组；群组切换；监听；修改用户名字；查看群组录音；编辑群组。

数据备份恢复:系统可以对数据库关于用户、群组和用户日志等数据进行数据备份和恢复功，数据备份采用SQL文本格式，可以实现跨平台恢复，增加数据的安全性。

三级管理平台：管理平台分运营商管理和企业管理两个级别管理：

运营商管理平台的主要功能：增加企业用户帐号；修改企业用户帐号属性；管理用户账号；客户端软件的版本管理以及在线升级设置；管理帐号权限管理；数据备份和数据恢复。

企业管理平台的主要功能：修改用户数据；增加群组；修改群组数据；历史记录管理和回放；管理二级管理账号。

企业二级管理：修改用户数据；增加群组；修改群组数据。

3、多功能调度台

强插：调度台可强行插入任何组群的对讲。

强拆：调度台可强行用户离开某组。

遥毙：调度台可远程“关闭”终端的集群功能。

强拉:调度台可将不在当前群组中的在线成员，强行拉到该群组中。

呼叫：调度台可以对用户进行单呼和组呼。

可视化调度：集手机、人员定位、集群对讲为一体。

两级调度：企业管理平台增加的每个二级管理账号都会增加一个二级调度账号,二级

高速公路智能监控通信技术 篇6

高速公路承载着我国交流运输的任务，而且我国的交流运输流量非常大，气候条件复杂，长途车辆也较多。这些问题都给高速公路通行能力提出了非常大的考验。为了能够更好地确保高速公路的正常运营，可以通过智能监控通信技术来实现对高速公路智能化的全程监控。不仅提升了高速公路服务质量，同时还能够降低高速公路的运营成本。

高速公路智能监控系统

视频监控系统介绍。对于视频监控系统而言，主要是通过数字处理程序，针对高速公路收费，路况信息等进行收集与传输。通过视频监控系统，能够对整条高速公路的运营情况进行实时监控，同时对于突发事件可以得到及时处理。视频监控系统可以划分为两种，即收费监控与道路监控两种系统。所谓收费视频监控系统主是收费站、收费车道等方面的监控。道路监控系统主要针对的是高架桥、特殊路段等进行实时监控的系统。通过利用视频监控系统，可以让高速公路运营管理部门，能够对整条高速公路的路况、车流量、气候等进行实际监控。一旦发生突发事件，可以在最短时间内进行处理，确保整条高速公路的运营。

交通监控系统介绍。这里提到的交通监控系统，主要是针对高速公路中的交通运行信息进行收集，并将其信息通过信息传输，实时地反映在地图中进行显示。可以为高速公路道路管理、运行信息、突发事件进行信息與数据传送。并能够通过交通监控系统，对高速公路气候、事故等情况进行实时记录。其系统所记录的数据，可以为事故处理，提供一定的参考依据，并通过交通监控系统实现调度自动化。此外，交通监控系统还具有向固定指标牌、广告牌等发布信息的功能，根据高速公路的道路状况、车流信息进行信息指引，让车辆能够在第一时间内接收有效的信息，确保高速公路的通畅。

数据收集系统介绍。数据收集系统主要功能是针对不同系统所收集到的各种数据进行汇总与整理。还能够根据以往数据信息量来设置合理的信息采集周期，通过对不同智能监控设备所采集到的数据进行实时数据处理，让其能够为高速公路的安全运营提供支持。有了数据收集系统的支持，管理人员可以更好地进行高速公路车辆的指挥与调度，并有效计算出每天的车流量，为车辆在高速公路上的违规行为提供信息服务。

利用高速公路智能监控通信技术进行交通流信息采集

高速公路交通流需要及时地通过数据采集的方式来计算，在进行实时数据采集时，可以利用车辆检测器来完成数据采集。当前最为主流的车辆检测器为环形线圈车辆检测器、视频车辆检测器以及微线圈车辆检测器等多个形式。不同路道所设置的车辆检测器，能够根据线圈所产生的数据变化来完成对车辆信息的采集。然后再通过传感器信号发送到相邻的微处理器中进行计算，可以有效地计算出不同时段的车流量、车辆经过时的车速、车道使用率等等信息。通过对数据的处理，再由检测控制器的通讯端口将其数据信息传送到高速公路监控中心通信计算机上进行数据处理，并将其数据载入到高速公路智能监控系统主机数据库中。通过这种通信技术，车辆检测器还能够通过其检测器所在的高速公路桩号、方向、时间等参数，反映出车辆行驶过程中的最低速度，从监控中心数据分析来了解到各个路段的车辆通行状况，并准确地判断出其路段的拥挤以及阻塞程度。结合所反映回来的路段拥挤程度，控制中心可以向各个信息牌发布相应的车辆引导信息，对该路段通行的车辆进行，确保控制好其车辆的行驶速度，有效地完成了对该路段的交通指挥。

利用高速公路智能监控通信技术实现信息发布

高速公路智能监控通信技术，可以利用其交通控制系统中所具备的信息发布功能，向主要路段发布可变限速标志等信息。这种可变限速标志主要是分布到高速公路道路两侧，可以根据当天的天气情况以及车流量情况做出合理的预测。发布信息的主要依据是通过各个路段所设置的数据采集信息作为参考，可以从其数据信息中计算出不同路段车辆行驶速度以及异常天气下的最佳行车速度。此信息的发布，能够缓解不同路段所出现的交通阻塞的情况。还可以对行驶车辆进行提醒，让其按照提示信息进行安全行驶。尤其是在异常天气状况下，这种信息通信技术可以更好地为行驶车辆提供准确的预告，让其能够保持高度警惕的状态进行行驶，确保车辆的行驶安全。此外，当高速公路进行施工维护、出现车祸、大雾的突发状况时，同样可以进行提示，让通行车辆能够及时了解当前路段的通行状况，可以更加合理地选择车辆行驶路线，有效缓解了此路段的交通阻塞情况，也能够减少交通事故的发生。

高速公路通信研究 篇7

(1) 光复用技术的运用。普通光纤通信系统的调制技术很难满足, 光复用技术在建设高速光纤通信系统中研究发展起来, 例如WDM技术、OFDM技术和OTDM技术等, 其中OFDM调制技术因为其在频谱效率、运算效率、设计的灵活程度上以及信道和相位估计的容易度上特有的优势, 而迅速被科研人员开发出来。

(2) OFDM技术的潜力巨大。光正交频分复用光纤通信系统采用了高效的FFT (傅里叶变化) 算法、利用子载波和子带信号进行调制、利用训练子载波或训练符号来进行相位和信道估计, 因此技术有系列的独特优点, 目前OFDM技术虽然是热点领域但是还没有完全体现出其巨大优势, 需要科研人员进一步研发努力。

二、OFDM光纤通信系统基本原理

(1) 光纤通信系统基本原理。光纤通信系统一般指的是以光纤为传播途径, 光信号作为数据载体的信息通信系统。与一般的通信系统一样主要由信号发射端、数据传输信道以及信号接收端三部分组成。光纤通信系统一般有传输数据量大、传输距离远、信号损耗小且才建设成本相对低等优点。但也有拉抗强度低、光纤连接技术和设备要求高、怕水并且分路和耦合不太方便等缺点。但是仍然比以前的电信号通信系统亚有质的优势。一般的判断光纤通信系统性能主要有三个指标“误码性能、抖动性能和漂移性能, 只有平衡考虑三大主要指标才能设计出性能完备的光纤通信系统。

(2) OFDM通信系统原理。基本原理和通信系统原理基本相同, 但是OFDM系统提升了数据传输质量。OFDM技术在这一过程中利用了数字信号处理技术, 通过将需要发送的单信道高速信号数据转换成多径传输的低速信号, 并调制为一组正交子载波, 然后进行数据传输, 该调制技术可以有效降低无线信道数据传输的损耗, 且提高了全网通信系统的频谱利用率。例如, 数据信号d经过串行并换以后化为不同的d1到dn多径传输低速信号流, 随后低速信号流经过专门处理的子载波信道进行传输, 信号再次逆多径并串转换重新恢复为D数据信号流。信号数据在处理过程中会用到类似数字信号的IDFT变换的FFT变换 (快速离散傅里叶变换) 。, S (t) 为模拟信号, N为抽样的分路信号, t为时间间隔。

在经过转换后的信号数据D只与原来的d信号数据相差一个常数因子倍数, 因此在OFDM系统可以向将数据进行编码, 利用数字调制将数据进行串并转换为多径信号, 经过IFFT转换后加CP完成数模转换, 信号在模数转换后去CP和FFT转换, 通过逆多径信号传输, 经过数字解调完成解码, 最终实现数据传输。

(3) 制约OFDM光纤通信系统的发展因素。第一, 电信号处理器元件的制约, 在电信号处理上因为电子迁移有迁移速率限制, 因此电信号处理元器件理论上达不到光信号传输要求的处理速率。因此涉及到数模转换环节时, 电信号处理的限制会制约OFDM系统的实现。第二, 数字信号处理的制约。在IFFT—FFT并串相互转换运算相对复杂, 要求有相应的FPGA硬件资源的配置, 尤其是D/A转换器和接口处理器的配置要求较高。如果要达到数字信号的高速处理需求, 必须采用流水线的并行处理方案, 因此整个转换运算必须集中在同一块FPGA芯片上, 然而目前的FPGA配置智能实现256点以内的IFFT运算。除此之外, FPGA的运算接口也有限制因素, 例如完成每秒传输10G比特的运算, 利用64子载波数据传输和16-QAM数据调制, 需要64点的IFFT到FFT的运算, 如果进一步将64路信号重复上述IFFT运算则会成倍扩大运算负担, 因此要想实现更高速的传输速率, FP-GA信号输出输入环节需要打破存在的运算限制。

三、结语

高速光纤OFDM通信系统因其频谱效率、运算效率、设计的灵活程度上以及信道和相位估计的容易度的优势而成为了未来的系统的希望, 也面临着更高的信号处理器元件和更完善的硬件资源的配置的限制, 笔者希望OFDM引领的光纤通信系统在科研人员的努力之中最终建构起来。

摘要：本文以高速光纤通信系统的OFDM通信系统 (光正交频分复用通信系统) 为研究对象, 通过总结OEDM系统的研究现状, 并对该通信系统的设计方案、仿真模型和设计及其实现过程中的各个环节的分析, 力图探索出相对完善的高速光正交频分复用通信系统实现方案, 推动我高速通信系统的研究和发展。

关键词：光纤通信,通信系统,光正交频分复用

参考文献

[1]曹鹏, 彭华, 董延坤, 王彬.一种基于循环前缀的OFDM盲检测及参数估计算法[J].信息工程大学学报.2010 (02)

[2]杨志, 余立建, 王振.基于循环前缀的OFDM同步算法分析及仿真[J].科技信息.2010 (05)

高速公路通信研究 篇8

国内外应急指挥通信手段有很多种, 主要包括电台通信、卫星通信、电话通信、多媒体集成通信等。多媒体应急通信和江苏省交通运输厅公路局的应急指挥通信需求有类似之处, 不同的是江苏省交通运输厅公路局的应急指挥通信是建立在自己的信息化专网上, 数据更安全可靠, 网络带宽更有保障, 更适合使用现代化多媒体通信手段。

2.统一通信系统

(1) 统一视频系统。

本方案将江苏省交通运输厅公路局系统内的省、市、地方三级视频融合在一起, 方便应急指挥中心组织各种会议。同样, 将移动终端视频, 包括手机视频和应急指挥移动车视频, 通过移动视频网关与现有的MCU级联, 纳入到会议室一起协同工作。全省的三级音视频中心与移动视频融合 (如图1所示) , 系统结构的特点如下。

(1) 省级指挥中心部署核心视频MCU会议, 要求具有良好的兼容性, 能支持原省级、地市级不同品牌的MCU接入, 包括宝利通、腾博、中兴、鼎视通等主流品牌。

(2) 13个市处通过MCU级联的方式接入江苏省交通运输厅公路局MCU视频会议, 市处下属的县级MCU视频通过级联市处的方式接入到省厅公路局, 10个路政支队和48个大队的视频直接接入省厅公路局, 以满足其相互开视频会议。因此, 要求具有满足同时接入40路视频, 并能组建并发多组多分屏高清会议能力的视频MCU设备。

(3) 省级级联能与地市级视频会议的MCU同时互联, 各地市MCU不要求双向呼叫。

(4) 留有移动手机视频通过3G网络接入视频会议功能, 并许可其他软件端接入, 包括PC机、PDA和手机上的软终端。

多种品牌的移动视频终端接入视频会议, 能支持H.323通信协议, 管理软件可配置移动视频网关地址、端口, 以及协议。

根据网络情况, 有以下两种接入方式, 公共2G/3G网络和专有VPDN网络接入移动终端视频。

(1) 通过公共2G/3G公共网络接入移动终端视频。

(2) 通过专有网络VPDN的移动视频接入。通过VPDN方式接入, PC机、PDA、手机终端能够直接接入江苏公路交通信息化专网, 获得内部IP地址, 方便开展工作。

(2) 电话融入音视频会议。

普通电话拨打特定电话会议号码, 即可接入视频会议参与讨论。主要通过视频MCU作为SIP语音服务器的一个SIP终端, 使参与视频MCU会议的人员能和电话参与者开辟一个电话会议, 实现了两个会议的混音。

省级视频会议系统包括省级视频MCU、省级视频终端、省级3G移动视讯网关、PC视频软客户端。级联的MCU将江苏省交通运输厅公路局下属各市处的现有视频MCU级联起来, 不改变现有平台的视频MCU, 后续各市同样可以在现有的4种品牌 (宝利通、腾博、中兴、鼎视通) 中任意选择, 所以级联的MCU必须满足以下功能和特性, 即终端无关性、支持标准H323和SIP协议、高清视频和高清音频效果和安全可靠的网络部署。

系统部署、升级和维护要求自动升级功能, 方便用户的使用。支持视频通信模式调整、文字交互、后台广播、录制播放、用户管理、频道管理、权限管理、数据加密等功能。基于Web的方式来进行后台管理, 操作简单, 界面直观。

3 G移动视讯网关的主要作用就是将3G手机移动用户接入到音视频会议室，及时有效的将第一现场展现到专家会议室。同时，可充分扩展专家们现场感，能够及时地延伸专家、领导的视觉，使得感知到达最前沿的事件现场。

3 G移动视讯网关是为了实现将公网的手机用户集成到现有的视频MCU中来的一个可选设备。目前，江苏省交通运输厅公路局采用了定制3G的VDPN，可直接接入视频MCU，但必须在手机上安装配套的移动视频接入软件。

(3）统一语音系统。

基于SIP的VOIP语音、基于PSTN的电话语音、基于视频会议的语音和SIP电话的语音多网异构融合(详见图2)。

电话语音会议包括VoIP电话、SIP电话和普通PSTN电话。SIP的英文全称Session Initiation Protocol，中文意思是会话初始协议。主要用于多方多媒体通信，SIP支持多设备功能调整和协商。如果服务或会话启动了视频和语音，则仍然可以将语音传输到不支持视频的设备，也可以使用其他设备功能，如单向视频流传输功能。本方案采用SIP协议最大的意义在于，SIP能够满足江苏省交通运输厅公路局建立统一通信系统的需求，可将现有的、独立的视频会议、VoIP电话、SIP电话、普通PSTN电话融合一体。

本方案的精髓在于通过SIP协议将多种语音通话融合，能够开展多种方式语音的多方语音会议。SIP协议是其中的灵魂，将其联成一体。因为VoIP就是基于SIP协议上IP电话，SIP电话完全采用SIP协议，而SIP服务器也有PSTN电话的多种接口方式，将PSTN电话整合起来。本方案不要求公路局上下都使用SIP硬终端或软终端一种语音方式，而是根据自己的网络情况，选择适合自身的语音方式。例如：应急车辆到现场勘察，可以使用手机，也可使用SIP协议的移动终端，手机的通话质量依赖运营上提供的服务，SIP协议移动终端的通话质量依赖运营商提供的2G/3G网络。

SIP服务器为核心将其他语音设备融合到一起，多种语音通话方式通过SIP服务器提供的语音桥功能任意组合的开语音会议。其中具有SIP协议的MCU通过SIP协议作为一个语音终端注册到SIP服务器，VoIP话机基于底层的SIP协议与语音网关的寻址接入SIP服务器，PSTN电话和手机通过语音网关上的E1接口也接入到SIP服务器。这些语音设备通过核心SIP组件提供的功能方便地组织多种方式组合的电话语音会议。通话的终端形式多样，可以是智能手机、具有网络的PDA、计算机、固定电话、SIP终端手机。

(4）多媒体融合的会议系统。

(1) 监控视频与视频会议的融合。

监控视频可以充分利用视频会议系统，监控图像在视频会议系统中实现快速共享。

双流共享模式是通过视频MCU互通中的双流功能，展示到视频会议室为专家和领导决策指挥提供实施依据。固定点视频和车载移动视频接入相应的流媒体服务器，省级视频会议中心可以通过MCU的双流功能查看监控视频。省级可查看远端市级计算机调用的监控视频，而不需要安装和管理一套监控系统，也不必从繁多的监控视频中选择。

接入视频终端模式是用解码器将当地流媒体的视频流解码成模拟信号，接入到视频终端上的VGA或DVI端子上，实现监控视频和会议视频同步共享。

(2) 视频会议与语音会议的融合。

无缝的将音视频会议与电话会议结合起来，整个视频会议室都作为SIP终端接入SIP服务器进行语音通话。会议室的每个人都能通过面前的耳麦与参与电话会议室的远方专家进行讨论。

基本方案是将视频会议纳入到电话语音会议系统，只要让MCU与SIP Server融合即可，理论上需要在两者之间架设一台SIP-323的网关中央服务器，经过反复验证，具有SIP协议的MCU作为SIP终端接入SIP服务器会使整个融合流程简单化。这样可以实现的语音会议与视频会议的融合，具有SIP电话功能的任何终端拨入特定的会议室号码，即可参加视频会议和语音会议。

3. 统一通信管理软件系统

统一通信软件的集成程度依赖江苏省交通运输厅公路局视频MCU接口和SIP服务接口，接口开放程度越高，集成度就越高，集成的功能也就越多。

视频会议系统的会议管理通过对MCU的管理完成，通常会有专门的MCU控制软件来完成会议模板的创建，实现会议用户、会议权限、会议室管理以及分屏方式，会议中视频、语音广播的控制等。软件集成则需要将这些功能统一到一个平台集中管理，免除管理员登录不同的软件界面，减少频繁的切换界面控制相应的应用，提供工作效率。通过对前期参与测试的MCU视频厂家提供的二次开发接口API的深入分析研究，厂家对上述功能做了很好的包装，方便集成软件商利用接口做第三方集成开发。厂家采用的是面对服务的开放模式，符合当前开放编程理念，即基于HTTP协议基础上，利用XML-RPC消息调用机制实现。把想要做的事件用XML格式封装，提交到WEB服务，服务将运行结果用XML包装响应给相应的调用者，调用者解析这些XML格式信息就可以得到想要的信息。

(1）管理软件功能。

(1) 系统集成。

a.集成MCU视频的管理系统。

b.集成SIP服务器的管理系统。

c.集成短信接口。

d.集成邮件系统。

(2) 会议室管理。

a.视频会议室的创建、修改、删除。

b.语音会议室的创建、修改、删除。

c.会议室的列表和状态查询。

d.会议室成员的列表和状态查询。

(3) 通话管理。

a.任意两个SIP客户端之间可以直接进行通话。

b.任何有权限的用户都可以通过系统管理会议室，包括：创建、修改和删除，并可以将系统内的任意SIP客户端、固定电话和移动电话加入到语音会议室中。

c.主动加入会议室，用户只要拨打已经开会的会议室号码，通过简单的提示音操作就可以进入会议室。

(4) 状态显示。SIP电话会议系统能够显示SIP客户端的状态，SIP客户端分有三种状态：在线等待、在线接听和离线(未注册)。

(2）接口要求。

(1) 遵循现有短信接口规则。

(2) 遵循邮件系统整合规则。

(3) 遵循与现有用户权限系统整合规则。

高速公路通信研究 篇9

1 高速铁路通信传输网组网结构

某高铁线路通信传输网组网见图1。

1.1 骨干及中继层分析

骨干及本地中继层采用10 Gb/s的传输系统, 在部分车站 (部分车站和线路所未设) 设有1台10 Gb/s的传输设备, 构成两纤“1+1”复用段保护环。主要承载跨局骨干通道和局管内较大车站间的局内通道。同时承载了铁路局、站段至各接入层网元的保护通道。

1.2 接入层组网分析

接入层采用622 Mb/s的传输系统, 在车站、基站、牵引变电等处所各设1台622 Mb/s的传输设备。接入层在任两个车站间都组成三个两纤复用段622M保护环, 分别为奇数基站环、偶数基站环、牵引电力环。因接入层在各网元间有大量的业务落上下, 因此复用段保护环更加适合接入层承载的业务需求。这样不仅提高了接入层的资源利用率, 同时也便于业务的配置和管理。

2 高速铁路通信传输网承载业务分析

高速铁路通信传输网直接承载主要包括通信、信号、供电、信息、公安、工务等专业将近20项业务, 可靠性均要求较高, 具体见表1。

通过对以上承载的业务进行分析, 将承载业务组网的类型分为点对点汇聚型、串联汇聚型、串联抽头环型、串联环回型4种。

(1) 点对点汇聚型。主要包括通信专业的接入网、数据网 (核心节点至汇聚节点) , 信息专业的铁路计算机网、客票, 信号专业的RBC, 公安专业的公安信息联网 (派出所至公安处) 等系统的组网 (见图2) 。

此类业务要求的可靠性高, 一般为2M接口和155M以上的POS接口, 局端至各现场至少两条以上电路。要求两条电路为不同径路, 在具备条件的同时应为不同设备的传输系统承载。

(2) 串联汇聚型。主要包括供电专业的电力SCADA、牵引SCADA、故标, 工务专业的防灾安全监控等系统的组网 (见图3) 。

此类业务要求的可靠性高, 一般为2个FE接口, 且在中心起汇聚功能, 节约局端FE端口。要求现场至局端为不同径路, 在局端为不同传输设备承载, 在现场车站或基站为不同传输设备板卡承载。

(3) 串联抽头环型。主要包括信号专业的CTC、微机监测等系统 (见图4) 。

此类业务要求的可靠性高, 一般为2M接口, 在数量大的车站增加至局端电路。要求局端至车站或基站的电路为不同径路, 局端为不同传输设备承载, 在现场车站或基站具备条件时由不同传输设备承载。

(4) 串联环回型。主要包括通信专业的调度通信、应急通信、GSM-R (BSC至BTS间) 、动环监控, 信号专业的道岔融雪, 公安专业的公安信息联网 (派出所至警务区及警务区间) 等系统的组网 (见图5) 。

此类电路要求的可靠性高, 局端至环首尾站两条电路必须为不同径路。在局端为不同传输设备承载, 有条件的处所还应使某站至上、下行站的两条电路分担在不同传输系统承载。

3 高速铁路通信传输网组网分析

3.1 承载业务的流向分析

通过以上的业务分析, 不管汇聚型还是环回型的业务, 均使用两条以上通道, 且业务源点均为各基站、车站或牵引处所, 业务宿点均为铁路局所在地或较大车站所在地。为确保传输电路的可靠性, 特别是杜绝单点传输设备障碍, 造成大面积传输通道中断, 要求业务宿点至各业务源点的业务承载在不同径路、不同传输设备 (承载业务的源点为接入层设备除外) 提供的传输通道上。

以A站至基站17的业务为例, A站至基站17的两条路径分别为 (见图6) :第一条径路:A站622M—B站622M—基站11—基站13—基站15—基站17;第二条径路 (为保护电路或迂回电路) :A站10G—B站10G—C站10G—C站622M—基站19—基站17。

3.2 通信传输组网存在问题分析

高速铁路通信传输系统按以上所述组网和电路的配置, 极大提高了其承载电路的可靠性, 杜绝了单站传输设备故障引起传输系统承载的业务面积性中断的现象。但是仍存在以下几个需考虑的问题。

(1) 骨干及本地中继层除承载骨干电路外, 承载了大量接入层至较大车站的传输通道;接入层不仅承载了接入层电路, 同时也承担了中继层的功能, 使接入层通道占用率大大提高且不同区段极不平衡。如距离铁路局 (落地业务较多处所) 越近的接入层利用率越高, 反之越低;以北京铁路局京广高铁为例, 假设A站为北京, 按3个接入层622M保护环平均利用率统计, AB站间利用率52%, EF站利用率39.7%, MN站利用率19.9%。

(2) 在有的车站或线路所仅安装1套接入层622M设备, 无骨干层或中继层的10G传输设备。车站622M设备如果出现故障, 会引起本站调度、CTC通道全部中断, 直接影响行车 (见图7) 。

(3) 数据网使用的电路一般为155M以上颗粒, 接入层无法满足, 只能在骨干及中继层上的1套传输系统上承载, 降低了数据网所用电路的安全系数和数据网所承载业务的可靠性。

(4) 各车站的高频开关电源为单套, 如果某车站高频开关电源故障, 依旧会造成整条线路承载的通信业务中断。如图6中的B站电源障碍, 影响设备用电时, C站及以后的传输系统上承载的所有业务均中断。

4 高速铁路通信传输网组网和优化的思考

通过对既有高速铁路通信传输网组网和承载业务的分析, 在高速铁路传输网网络结构、保护机制比较完善的基础上, 为进一步提高高速铁路通信传输网的可靠性, 以防止某车站全部业务通道中断、部分区段业务通道中断、某项业务通道全部中断等方面为出发点, 为铁路运输生产提

供稳定、可靠、畅通的通信手段, 对高速铁路通信传输网, 建议在以下几个方面进一步开展优化工作。

(1) 根据业务量的需要, 在骨干层和接入层间增加中继层 (见图8) , 或提高接入层的链路带宽 (见图9) 。优化后虽然增加了投资, 但是达到了如下效果: (1) 接入层、中继层、骨干层承载的业务流向更加清晰, 更加便于维护管理, 车站级以上的电路均承载在中继层2.5G和骨干层10G中的1个2.5G带宽中, 接入层只承载车站级以下的电路; (2) 提高了整条线传输资源的容量, 可将车站级以上包括数据网电路的所有业务实现异网元级保护, 进一步提高传输系统承载业务的可靠性; (3) 释放了接入层的资源, 解决了瓶颈处资源紧张的问题。

(2) 在高速铁路车站所在地均要设置独立的中继层和接入层传输设备, 以使车站使用的重要行车通信业务等所用电路分担在不同的传输设备, 环回通道由其他传输系统承载, 确保业务通道双网元、双径路承载, 提高相关重要业务的可靠性。如以CTC通道为例, A站—B站CTC通道由骨干层10G系统承载, B站—C站的CTC通道由接入层622M系统承载, C站—D站CTC通道再由10G系统承载, 在D站—A站的环回通道由非本条线的其他传输系统承载 (见图10) 。

(3) 充分利用局干传输网进行调整优化。在局干所在处所, 将原经过接入层至业务汇聚点的径路调整至由局干环至业务汇聚点 (见图11) , 取得了以下效果: (1) 充分利用局干网既有资源, 节约了设备投资; (2) 提高了传输系统承载业务的可靠性, 能够避免高铁线上车站断电影响面积性中断的隐患, 如在B站接入局干环, 可避免A站、B站电源障碍后影响B站以后所有传输通道中断现象; (3) 释放了接入层资源, 解决了瓶颈处资源紧张的问题。

(4) 结合骨干传输网的改造, 充分利用骨干传输网提供迂回保护通道, 进一步提高高速铁路传输网络承载业务的安全可靠性 (见图12) 。

利用骨干环或局干环为高速铁路传输网提供622M以上保护通道, 对数字调度、GSM-R、CTC、MSC至RBC、牵引供电、防灾安全监控等行车通信业务使用通道做SNCP保护 (具备条件时可全部进行保护) , 以使高速铁路传输系统承载的业务在实现不同径路光缆承载和不同网元的基础上, 又增加了一条路由, 实现高速铁路传输网上承载的通道电路经第三路由的自动保护, 达到高速铁路上车站通信机械室电源供电和双条光缆中断业务不受影响的效果。且此种方式简单灵活, 特别适合对已开通的传输网实施保护工作。

如以AB站奇数基站环为例, BSC设在H站, 基站1、3、5、7、9为一个基站环。

图9增加接入层带宽后传输网示意

图11业务汇聚点由局干环承载后示意

未利用骨干环保护通道前, H站至基站环2M电路径路见图13。如果B站—H站间的任何一车站电源供电或两条光缆中断, BSC至此基站环的电路全部中断, 此基站环的GSM-R业务全部中断。

利用骨干环保护通道后 (将BSC至基站环头的2M电路或BSC至基站环尾的2M电路中任何一条进行SNCP保护即可, 以将BSC至基站环尾的2M电路保护) , H站至基站环2M电路径路见图14。

如果B站—H站间 (不含H站) 的任何一车站的电源供电或两条光缆中断, 可自动切换至骨干环的保护通道中, 使BSC至基站1的2M电路不会中断, 保证GSM-R业务的畅通。

5 结束语

高速公路通信研究 篇10

1 光纤通信网络概述

所谓的光纤通信网络,就是利用光纤作为传播介质,将光波作为载波,将需要处理的信息数据有效的传输到系统的处理段。第一代光纤以1085um的多模光纤材料为主,随着科技发展,技术、材料等更新换代速度越来越快,光纤产品也逐渐出现了二代、三代、四代、五代产品。利用光纤通信技术,能够提升数据采集系统的效率,并事先传输距离的增长。在很多测量工程中,光纤通信网络业是经常被运用,满足设备以及检测设备的需求。

高速数据采集系统的主要构成包括高速采集模块以及光纤通信网络。其中高速数据采集模块负责数据的高速采集,而光纤通信网络负责将采集的数据信息通过一定的技术向上位机传输。在多路通信分布中,高速数据采集模块有八组通道,并且每一个通道都能进行32为数据采集与转换,且速度可达到4m SPS,数据总量达到80Mb/s。进行高速数据传输,需要具有较大的总线传输容量,保证外界环境,包括噪音等不会对系统造成影响。光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用,不仅能够满足宽带的需求,并且有效的避免了外界噪音对采集系统的影响,提升数据采集与处理的效率。

光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用,主要优势体现在以下几个方面 :(1) 采用光波作为载波,具有传输容量大、高频率等优势 ;(2)保密性较强,能够避免电磁干扰 ;(3)传输距离较长,在传输过程中信号不容易中断或衰减 ;(4)光纤材料较为丰富、价格低廉,能够节约大量的有色金属 ;(5)光纤材料直径小、质量亲,可绕性较强。

2 光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用

2.1 高速采集模块

高速数据采集模块就是将芯片设置在数据采集系统的主控制器中,由CPLD产生时钟时序,完成对数据的高速采集与控制。

该系统的运行原理主要表现为 :模拟信号中带有的物理量信息通过传感器进行电压量的转化,然后通过ADC转化功能模块将其转化为模拟电压量,从而实现数据的采集、传输、存储与处理。整个高速数据采集系统由AVR以及CPLD共同控制,采集到的数据信息经过模拟转化后,其转化结果一般在FIFO中缓存,最后通过FLASH陈列进行结果的转存以及保存。在高速数据采集系统中。FIFO模块具有缓存功能,能够有效的解决A/D转换过程中相关的数据位数转换为题,对数据位数进行有效的调整。

2.2 系统控制程序设计

高速数据采集系统中,采集功能的实现主要是由编程完成的,首先选择两条通道完成相关时钟分析,如果控制信号为低电平,引脚工作,然后触发数据采集功能,EOC电平降低,将8路通道中的数据存储保存下来。在具体的数据采集过程中,每一路通道的采集原理一致,最终将所有采集到的数据集中存放的存储区。

在上述操作的基础上,将编程程序载入CPLD中,实现对电路的调试,并控制8路通道同时进行模数转换。转换过程中产生的波形如图1所示 :

从图1中可以看出,1路、3路、4路、5路分别产生8个连续的脉冲,脉冲的时序位置正确,说明控制系统中8路数据信号采集能够在同一时间进行,不会出现时序以及逻辑上的错误。这就说明,该控制系统的设计能够满足高速数据采集程序控制的相关要求。并且根据数据采集脉冲的宽度,能够计算出数据采集系统的采集数据最高为10mb/S。

将采集到的数字信号用过调制解调器(光电)的转换,将其转换为光信号,并将其加载到光纤通信网络中,通过其传输功能将其及时的传输到控制回路系统中,对系统相应的运行实施有效的控制。

2.3 外接存储器设计

光纤通信网络应用到高速数据采集系统中,以光的形式与功能模块相连,数据采集、处理的速率相比于FPGA来说具有很大的优势,能够实现实时、有效、准确的数据信息传输,这就说明外接存储器在系统中的设计相当必要。外接存储器的种类很多,包括双倍速率存储器、同步动态随机存储器、虚拟通信存续期、动态接口随机存储器等等。根据光纤通信网络大数据量、高速率等特点,加上控制系统以及系统硬件等设计的结合对比,决定选用双倍速率存储器。

双倍速率存储器凭借其双倍结构,能够提升数据采集数据过程中对数据的读取能力,应用双倍速率,系统结构中所有的时钟周期都实现读写操作,真正意义上实现了数据读写的双倍效率。

在外接存储器设计中,充分考虑高速数据采集系统的数据存储的容量的需求以及数据处理速度的要求,选用技术较为成熟的HY5DU(L)T芯片,该芯片具有32MB的超大容量,其数据总线宽度达到16位,在其最佳的状态下,芯片的吞吐率能够达到5.312Gb/s。结合光纤通信网络最大传输速率为10Gb/s,可以看出单个双倍速率存储器并不能满足光纤通信网络数据传输的具体要求,因此在设计中,采用四个芯片并联的模式,有效的提升了存储器的数据吞吐能力,满足光纤通信网络的具体要求。

3 系统测试

为了验证上诉设计的有效性与实用性,需要系统的性能进行有效的测试。在测试的过程中,需要对已知信号实施采集,并将其传输、存储,最后将存储的信号与已知信号进行对比,分析测试的结果。测试的具体步骤主要体现在以下几个方面 :(1)将特殊的已知信号用过光纤通信协议发送出去,其信号速率达到9.953GB/S,帧长为15520字节,为了为信号分析提供便利,可以将信号帧同步码设置为一定的序列,如F6 F6 F6 28 28 28 ,在帧头剩余部位设置0,将5设置在帧内的剩余部位 ;(2)避免对信号实施直接扰码与传输。在对光信号接收后,系统应该实施光电降速与转换处理,由系统中的FPGA对数据及时钟实施接收,对其相应处理后转入外部存储器实施缓存。(3)当外接存储器被数据存满后,可以暂停数据采集,并按照一定的顺序对存储器中的数据进行读取,并在计算机系统中,通过千兆以太网接口进行统计与分析。

通过实验测试结果,可以看出已知信号与最终存储器中的接受数据一致,说明了该系统设计的有效性。另外,需要对系统误码率进行测试,将固定的数据转化为伪随机码,对数据信号进行信号净荷,测试结果表明系统的误码率低于10。

4 总结

本文通过光纤通信网络,对高速数据采集系统进行有效的设计,通过多路采集以及光纤网络相结合的方式,提高了系统数据采集的能力。并通过有效的实验测试,证明了高速数据采集系统设计具有很强的实用性,能够提升数据采集速率,提高整个系统的运行性能。

摘要：随着科技水平的进步,特别是信息化技术的发展,网络通信技术得到了长足的发展。光纤通信技术是信息化技术中重要的一种,也是本世纪最为重要的战略性产业。在高速数据采集系统中,应用光纤通信网络,能够大大提升数据采集的效率,提高数据采集系统的各项性能。本文首先对光纤通信网络进行简单的介绍,然后分析其在高速数据采集系统中的应用,并通过系统测试验证光纤通信网络的应用效果。

高速铁路通信系统技术浅谈 篇11

关键词：高速铁路 通信系统 技术

1 高速铁路通信需求分析

随着我国交通技术的进步和发展，高速铁路的出现和普及大大方便和便捷了大众的交通出行，成为可我国交通运输体系中的重要组成部分，有效地调整了我国交通运输体系的结构方式。而出行的旅客享受了高速铁路带来的快捷与舒适后对在旅途过程中的通信系统的要求也水涨船高。旅途是单调的，也是劳累的，旅客需要在列车上与他人进行语音、数据、图像、视频等信息交流，而互联网的普及也使更多的乘客需要在列车上接入互联网，享受数字化和智能化的通信服务。因此，为了满足乘客的通信需求，构建一个稳定、先进的高速铁路通信系统迫在眉睫。另外，为了实现有效的人机控制，同时保障列车的行车安全，提高运输效率，铁路通信网的建立也需要先进的科学技术支持，使其功能更加完善，安全更有保障。

2 我国高速铁路通信系统现存的问题

目前，我国高速铁路通信系统仍然存在较多问题。与普通的有线通信或无线通信相比，甚至与一般的公共移动通信系统相比，高速铁路通信仍存在较大区别。无论是在系统组成还是使用环境，对高速铁路通信系统的技术和设备需求均较高。一般而言，我国高速铁路通信系统主要存在三方面的问题。一是多普勒频移。多普勒频移是指接收器的移动引发的信号频移现象。一般的列车多普勒频移现象不太明显，而高速列车由于在高速运动中，列车与基站之间的距离会频繁改变，多普勒频移现象非常严重。多普勒频移过大会导致高速移动通信的通话质量下降，同时高速列车在高速移动时产生的高频次深度快衰落现象对正常通信也有很大程度的影响，这将导致通信系统的解调性能大幅下降。第二是小区尺寸问题。一般而言，在高速列车上使用WiFi、WiMAX等通信机制时，将通信的小区尺寸进行缩小至直径100m以内，就能为列车上实现有效的宽带连接服务。而随着列车的速度越来越快，导致小区尺寸出现过小、引发小区切换过于频繁的问题，加上信号的快速衰落现象存在，高速铁路通信系统对用户的小区切换以及功率控制提出了更高要求。三是隧道通信问题。由于隧道在铁路的组成中占据非常重要的地位，隧道通信问题严重影响铁路通信覆盖问题，不同隧道方式对通信系统的覆盖方式和信号源的选取要求均不相同，造成铁路通信系统的整体兼容性较差的局面。因此，如何对高速铁路通信系统进行改进，寻找出科学合理的系统方案成为现今铁路通信部门亟待解决的难题。

3 高速铁路通信系统技术分析

根据高速铁路对通信系统的要求以及我国高速铁路通信系统现存的问题，作者对多种通信系统技术进行了阐述和分析，以期建立一个高效先进的高速铁路通信系统，满足大众对通信系统的需求。

3.1 通信传输及线路

现代高速铁路通信传输系统由骨干层传输和接入层传输两部分组成。骨干层传输主要为链型MSTP 1+1复用段骨干层多业务传输系统，它是通过利用铁路正线线路两侧不同物理径路的两条光缆中的各两芯光纤，开通10G骨干光同步数字传输系统，利用两条光缆中的各四芯组成环状光纤局域网，传送列控信息。接入层传输系统的主要由车站汇聚设备、站内接入设备、站间接入设备等构成。通常情况在车站汇聚节点设MSTP STM-16 ADM的汇聚设备，而站间接入层节点采用STM-4 ADM或者STM-16 ADM设备，以完成各基站、信号、牵引及供电等节点的业务接入。也可利用铁路两侧光纤组成环实现对各接入层站点的保护。

3.2 综合业务接入系统

高速铁路的传输系统需要将各个旅客服务业务系统纳入其中，为高速车站旅客服务、电话接入等系统提供专用的音频、监视图像等接口。在沿线区间中设立信息采集点，接入传输设备，构成区间信息接入系统，将信息在区间、车站和综合调度中心之间传播。另外还可在站内及沿线区间信息接入点等地设置光网络单元和局端OLT等设备，构成一体化的综合业务接入网络，以满足高速铁路站内及区间多种用户的综合业务需求。

3.3 综合无线通信GSM-R系统

GSM-R是为满足铁路应用而开发的数字无线通信系统，作为铁路无线通信平台已成为趋势。高速铁路GSM-R系统包括交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务系统（GPRS）、移动智能网系统（IN）、运行与维护子系统（OMC）、移动终端子系统等6个子系统，可提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能。对铁路沿线进行GSM-R组网及信号覆盖，可以满足现代铁路构建地面调度中心与移动体之间的信息交换与传输通道的需求。

3.4 专用调度通信系统

专用调度通信系统是全线专用通信网和承载综合调度信息系统的组成部分，是供高速铁路调度、车站运营部门及维修单位进行行车指挥和业务联系的专用通信系统，可对全线进行高可靠、高安全的行车控制及统一的调度指挥，性能可靠、功能先进，具有话音功能数据和图像等多媒体通信功能，综合造价较经济，是高速铁路现代化通信的重要保证。

3.5 数据通信系统

数据通信系统可提供数字数据服务、电台广播、电视网等模拟数据。高速数据通信网设立独立的OSPF 自治域，在整个骨干承载网上使用独立的路由设备，路由器间形成部分网状连接，兼顾路由冗余与合理利用传输带宽，管理区直接接入核心路由器。

4 结束语

为了满足现时人们对高速铁路通信系统的需求，我们需要正视高速铁路通信系统存在的问题及解决方案，提高其科学技术水平，建设一个为高速铁路运输服务的专用通信网络，推动高速铁路快速发展。

参考文献：

[1]徐淑鹏.高速铁路专用通信系统技术介绍[J].铁路通信信号工程技术，2010（01）.

[2]张昊.高铁车地通信系统级仿真平台设计与多基站协作技术的研究[D].西南交通大学，2013.

高速公路通信研究 篇12

自交通运输部发布2012年国庆节假日起小客车免收高速通行费的通知以来, 浙江省所有收费公路实施在重大节假日免收小型客车通行费, 与此同时, 也出现了高速道路节点长时间、大面积拥堵的现象。浙江省交通运输厅利用联通通讯网络 (手机) 的交通信息采集系统对交通流量大、出现严重拥堵的高速公路通行状况进行车辆通行状况数据采集, 并进行通行状况分析, 实现进一步加强交通部门的管理能力, 提前做好车辆分流方案, 实现路网流量均衡通行。

该系统输出的道路交通状态的准确性对于高速公路通行状况分析至关重要, 因此, 评测高速公路交通状态数据质量也是浙江省高速公路客流管理的重要环节。在评测过程中, 采集相应道路交通状态较为可靠的基准数据, 通过与系统输出的交通状态结果进行对比误差分析, 验证并评价系统发布结果的准确性。

2 高速公路交通状态评估方法

2.1 基准值获取方法

基准值获取方法通常有录像视频观察、跟车观察以及浮动车记录测试等。

录像视频观察:人员通过测试视频摄录的视频图像, 观察经过的每条路段的机动车行驶情况, 记录人工判断状态。

跟车观察:人员跟随测试浮动车在道路上观察经过的每条路段, 记录人工判断状态及经过路口的时间。

浮动车记录测试:通过GPS记录仪记录测试路段的轨迹及时间, 然后通过GIS进行计算速度, 加上人工跟车观察确定高速路交通状态。

2.2 评估数据获取

用于测试评估的数据为交通状态结果, 交通状态结果主要是指采集系统发布输出道路交通状态以及人工通过实际观察获取的交通状态描述, 包括: (1) 采集系统发布的交通状态结果 (堵塞、拥挤、一般、通畅、非常通畅) 。 (2) 通过GIS计算发布段的行程时间并转换成高速公路交通状态结果 (通畅、一般、拥堵) 。 (3) 人工观察实际交通状态结果 (通畅、一般、拥堵) 。

2.3 基于抽样测试的状态精度确定方法

测试道路的抽样测试考虑采用分层抽样与随机抽样的方法。对于如何确定抽样的道路测试次数 (即样本的数量) , 以及基于一定抽样测试次数后如何计算得到状态精度, 则采用数理统计中的产品抽样检测问题来解决。

结合路段交通状态精度测试, 所有发布段路段的交通状态组成一个总体, 一次抽样即是随机的测试一条发布段在一个发布周期下的实际交通状态是否与实测交通状态一致, 若状态一致, 则记为一次合格;若不一致, 则记为一次不合格。最终, 通过反复的抽样测试, 来估计总体发布路段交通状态一致的比例, 即交通状态精度, 同时估计出基于若干次抽样测试后, 得到的状态精度在95%置信度情况下的状态精度置信区间。

从总体X中抽取了一个样本 (x1, …, xn) , 其中

对于该总体X:

交通状态一致的比例 (交通状态精度) p的极大似然估计量为;总体方差的极大似然估计量为 (1-) ;

p的双侧置信区间为, 其中n为抽样次数 (即样本量) , 为置信度下的正态分布分位数, 通常取, 即双侧置信度为95%。

3 评估指标

对于高速公路交通状态的质量评估, 主要从以下4项指标进行分析:

3.1 一致性指标

各调查发布段人工判别与算法判别一致的次数占总判别次数的比例;

3.2 分状态一致性

各调查发布段不同状态下人工判别与算法判别一致的次数占该状态判别次数的比例;

3.3 严重误判率

对于人工判别为畅通、算法判别为阻塞, 或人工判别为阻塞、算法判别为畅通的次数占总判别次数的比例;

3.4 不同时间段或者不同空间评估

不同特征时间段包括早高峰、平峰和晚高峰, 不同空间范围包括杭州绕城高速和杭金衢高速公路进行精度评估。

4 测试评估结果

4.1 测试范围

本次质量评估的范围为杭州绕城高速公路、杭金衢高速公路。通过视频测试和浮动车测试进行为期两天的人工观察和测算。

视频测试是人员通过布设在高速公路部分路段的摄像头, 远程观测相应路段的车辆情况, 记录判断的状态。视频测试高速公路发布段共43个, 共进行测试3次, 有效样本量共计265个。

浮动车测试, 通过安装的GPS记录仪记录测试路段的轨迹及时间进行分析评估, 共测试发布段346个, 2辆车各测试1遍, 有效样本量692个。

4.2 结果分析

通过上述测试及后期视频读取判断状态, 并对测试数据、系统发布的发布段的交通状态数据进行分析、挖潜, 结果如下:

4.2.1 总体测试情况

交通状态准确度变化趋势如下图所示:

4.2.2 各条高速公路测试结果表

高速公路准确度对比图如下:

4.2.3 按时段测试结果表

不同时段准确度对比图如下所示:

4.2.4 按交通状态检出率测试结果

不同交通状态下的准确度对比图如下所示:

4.2.5 测试结果总体汇总

5 结论

通过视频测试和浮动车测试两种方法, 共测试了957个路段样本, 其中符合交通状态的个数为881个, 交通状态准确率达到92.06%;交通状态严重错误的个数为5, 严重错误率为0.52%。另外, 杭州绕城高速平均准确率为91.40%, 杭金衢高速平均准确率为93.02%。早高峰的交通状态准确率为91.28%, 平峰的交通状态准确率为92.98%, 晚高峰的交通状态准确率为91.75%。早高峰、晚高峰及平峰的准确率相差不大。“通畅”的交通状态准确率为94.34%, “一般”的交通状态准确率为80.30%, “拥堵”的交通状态准确率为87.23%。“通畅”的准确率最高, “一般”的准确率最低。

总体上, 联通通讯网络 (手机) 的交通信息采集系统的对于高速公路的交通状态检测达到较好的精度水平, 具备后期全面建成覆盖浙江省所有高速路网的基于手机数据的道路交通信息采集系统的技术基础, 拓展浙江省交通信息化覆盖范围, 不断满足政府对于宏观交通规划、决策、控制、管理的需求和公众用户对于实际出行的交通应用需求。

摘要：针对高速道路节点长时间、大面积拥堵现象, 论述了浙江省交通厅利用联通通讯网络 (手机) 的交通信息采集系统进行车辆通行状况数据采集, 并通过视频测试和浮动车测试两种方法对高速公路交通状态数据质量进行评测, 评测过程中采集相应道路交通状态较为可靠的基准数据, 通过与系统输出的交通状态结果进行对比误差分析, 验证并评价系统发布结果的准确性。评测结果表明联通通讯网络 (手机) 的交通信息采集系统的对于高速公路的交通状态检测达到较好的精度水平, 具备后期全面建成覆盖浙江省所有高速路网的基于手机数据的道路交通信息采集系统的技术基础, 拓展浙江省交通信息化覆盖范围, 不断满足政府对于宏观交通规划、决策、控制、管理的需求和公众用户对于实际出行的交通应用需求。

关键词：大数据,移动通信基站,手机信令,交通状态,高速公路

参考文献

[1]吕梦蛟.基于移动通信基站大数据的高速公路交通状态采集研究与应用[J].公路, 2016 (08)

[2]刘杰, 胡显标, 傅丹丹, 陈明威.基于无线通信网络的人员出行信息分析系统设计与应用[J].公路交通科技, 2009, S1:151-154.

[3]Cheng, P., Qiu, Z., Ran, B., Traffic Estimation Based on Particle Filtering with Stochastic State Reconstruction Using Mobile Network Data.The 85th Transportation Research Board Annual Meeting, 2006.

[4]Zhijun (Tony) Qiu, Cheng, p., Bin Ran.Issues of Using Cell phone Probes to Estimate Traffic in the Developing Country.11th World Conference on Transportation Research.