現代公路建設越來越完善，特別是監(jiān)控視頻方面的建設，將電路作為核心SHD技術一直被推崇利用，但是隨著業(yè)務不斷擴大，技術上很難滿足業(yè)務方面的需求，需要不斷的精進技術。本文分析SHD技術上的不足，并探討PON技術與PTN技術在高速公路通信網絡中的特點以及如何展開運用。
高速公路機電工程問題分析
（一）地區(qū)發(fā)展失衡
在當前的環(huán)境下，電子通信行業(yè)的高端企業(yè)或單位，通常都集中在發(fā)達一線城市這樣的經濟實力較強的城市當中，而在二三線城市中，電子通信工程的實施怎會受到多方面的阻礙。由于電子通信領域更多地集中于一線城市，因此資金及技術的傾斜也集中在一線城市，而我國的中心部地區(qū)在這一領域的研究則較落后。
（二）創(chuàng)新能力不足
任何一個行業(yè)，都必須具備足夠的創(chuàng)新能力才能促進該行業(yè)的發(fā)展，電子通信領域同樣如此，而且更依賴創(chuàng)新思維。雖然我國的制造能力已經取得了長足進步，但在技術、設計等方面卻沒有任何優(yōu)勢，基本上主要采用模仿國外的方式，很難有創(chuàng)新的思想融入進去，因此在技術上非常容易受到國外的控制。
（三）市場競爭激烈
這一點和創(chuàng)新能力不足有一定關系。由于我國沒有掌握核心技術，因此在市場競爭中經常處于弱勢地位。此外，由于缺乏必要的資金，在技術研發(fā)方面，我國的電子通信技術也處于不利地位，很難跟得上市場需求，因此幾乎無法有效搶占先機。這些問題限制了我國電子通信行業(yè)的發(fā)展，使得很多企業(yè)在激烈的市場競爭中倒下。
高速公路通信系統(tǒng)技術分析
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PON技術方面
PON意指無源光網絡，主要是由無源器件組成，不包含有其他的電子材料、電子電源而形成的ODN。其最突出的優(yōu)勢即是可單純使用交換和室內的設備相互連接即可對信號進行處理，不需要價格過高的有源設備即可達到目的。
雖然在傳輸距離上比不得有源光纖的接入系統(tǒng)，而且覆蓋面較小，但其成本低、管理方面有優(yōu)勢。同時，PON上下開展的信號傳輸方式不一樣，下行信號的傳輸主要是通過OLT以廣播的形式傳送到客戶群中，而上行信號的以TDMA支持數據間的回轉。
現階段PON技術分別有GPON和EPON兩種技術，后者花費相對前者少，并且是作為主要技術。
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PTN技術方面
分組傳送網（PTN）屬于光傳送網絡形式以及具體技術。與業(yè)務的IP和底層的傳輸媒介之間做好一個層面，主要為了分組業(yè)務和統(tǒng)計傳遞的要求而設定的，以分組業(yè)務的形式，向外提供多業(yè)務服務，有效降低使用成本，同時繼承光傳輸的優(yōu)勢，比如較高的可靠性、可用性，還有運行高效的寬帶管理方式，有效提升安全性。
同時，還有另外一個優(yōu)勢，即可以支持多種分組交換業(yè)務的連接點，適用于各類型的顆粒業(yè)務以及端與端間的組網功能，為用戶提供更具有優(yōu)勢的IP業(yè)務傳輸通道。
詳細分析即是：點與點通道切換在可以在50毫秒內實現，并對傳輸業(yè)務實行保護和恢復；同時發(fā)揮SDH技術，完善操作、管理以及維護方面實現點點連接較為完善的OAM，以此確保在切換處于保護狀態(tài)下中；實現IP可與多種形式相互連接，將核心業(yè)務擴展。
高速公路將來的智能化調度和視頻監(jiān)控等高數據速率業(yè)務將成為主要服務內容，并且還將拓展針對旅客的服務。信息安全是將來專用通信系統(tǒng)技術的關鍵技術之一，如果安全問題能夠被有效解決，那么高速公路移動通信系統(tǒng)將能夠實現面向普通旅客的服務。
高速公路通信系統(tǒng)技術的發(fā)展
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基于5G的高速公路通信系統(tǒng)技術
（1）基于5G的高速公路無線信道建模
高速公路的運行環(huán)境一般不具備復雜的散射環(huán)境和大量的多徑數量，LOS（服務水平）特征性較明顯。顯著地LOS特征就意味著更小的多徑時延擴展或者更寬的想干寬帶，也就是說通信環(huán)境將更優(yōu)質。雖然高速的移動會增大多普勒頻移，但LOS還是可以從一定程度上緩解此問題。
（2）控制面和用戶面分離
如圖1所示，一般情況下，服務基站和接入用戶之間會存在兩個平面的連接，也就是控制面和用戶面，在這之中，控制面是承載用戶與接入網的控制指令的，而用戶面則是處理業(yè)務數據傳輸功能的。當控制面的覆蓋范圍能夠滿足移動范圍時，用戶整體的移動性就都得到了保障。
所以，在此結構中，用戶的控制面會被保留在傳輸性能優(yōu)異、覆蓋范圍廣大的低頻頻段[。但綜合成本問題，此頻段可以使用LTE-R的遺留頻段，而相應的，真正的用戶面，也就是數據承載者，則被搬離此處，而放置于具有更寬頻譜的高頻頻段以擴大系統(tǒng)容量。
圖1：基于控制面和用戶面分離的異構高速公路無線網
（3）多天線及分布式天線技術
目前比較可行的方案為：增加車載臺的天線陣列組數，然后再對其信號進行合并，再調整多組多天線陣列之間的權重以改變多個陣列矩陣之間的相關性，最終在LOS高速公路環(huán)境下提升容量。高速公路目前面臨的重大挑戰(zhàn)就是頻繁的越區(qū)切換問題，所以為了盡可能減少切換次數，應采取分布式的天線技術。
（4）遠端接入系統(tǒng)分析
主要是由PON設備組成遠端的接入系統(tǒng)，將之用于接入并傳輸與高速公路全部的視頻以及監(jiān)控設備，PON系統(tǒng)主要通過分配網的形式將用戶端的設備和局端設備連接起來。
新階段該項結技術已經實現，將PON系統(tǒng)設備與OLT、ONU的設備連接起來，并進行綜合遠端接入系統(tǒng)和綜合業(yè)務相互連接到系統(tǒng)中，將之處于 統(tǒng)一系統(tǒng)中，并進行統(tǒng)一的維護工作，使得網絡監(jiān)控系統(tǒng)處于更為穩(wěn)定、安全的環(huán)境中，同時對于維護高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)有著重要的意義。
（5）多普勒效應及快速切換技術
在高速公路運行時，頻繁的切換是引起失誤的主要原因，為此，高速公路的移動通信系統(tǒng)應該采用中斷時長短的快速切換技術，并且此技術最好能解決群切換所存在的問題，目前，最具代表性的方案為基于雙播的切換方案。
（6）其它技術
目前，利用電力傳輸線路進行電力載波通信的技術已經得到了可行性驗證，在國內外都已經實現了較好的運用，借助這一理念，某些學者也提出了可以利用高速公路的接觸網電力線作為新的移動通信傳輸方式。利用微波的趨膚效應，以接觸網為天線，使基站信號能夠覆蓋整個公路的沿線地區(qū)，即使覆蓋距離很遠，所產生的干擾也會被完全吸收。
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無線網絡接入系統(tǒng)
將高速公路通信系統(tǒng)技術面向旅客服務，除了方便和豐富旅客的車上生活以外，還能為該系統(tǒng)創(chuàng)造更大的收益。
但是，由于普通旅客的手機等終端的電量及處理能力有限，大量的車體穿透損耗以及群切換信令風暴等問題將會導致終端掉線率較大的問題。
可以重新建立起下車地間寬帶數據接入移動數據傳輸鏈路，在車內安裝WiFi等系統(tǒng)，為旅客提供安全穩(wěn)定的移動網絡服務。
結束語
現階段，我國高速公路通信系統(tǒng)技術的掌握還不夠成熟，因此，我國應具有一定的前瞻性，盡快研發(fā)更安全可靠、傳輸性能更優(yōu)質的專用通信系統(tǒng)技術，以此促進我國運輸事業(yè)的全面發(fā)展。
【文章來源】：《基層建設》2016年27期
【作者】：張景樂
