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浙江高速信息工程技术有限公司, 浙江省杭州市 310000
摘要：作为高速公路机电工程中的三大系统之一，通信系统为高速公路的现代化管理提供重要的支撑作用，为监控系统与收费系统等提供语音、数据和图像等信息的传输，为道路使用者提供事故报警的手段，是高速公路正常高效运营必不可少的部分。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对高速公路通信系统在5G环境下的应用提出了一些建议，仅供参考。
关键词：高速公路；通信系统；5G环境下；应用
引言
通信系统处于高速公路机电工程中的核心地位，是高速公路语音、数据和图像等信息的传输的重要保障。当前，基于云计算、互联网和大数据以及人工智能等新一代互联网技术的智慧高速公路已经浮现，这将为人们的高速公路出行提供更加舒畅愉快和高效智能的体验，也将使得高速公路变得更加绿色环保。随着高速公路建设的进展及5G通信技术发展越来越快，相关业务对通信系统也会提出越来越高的性能要求。
1、高速公路通信系统概述
高速公路通信系统一般由光纤数字传输系统、语音交换系统、光电缆线路工程及通信电源等系统组成。光纤数字传输系统主要的任务是为高速公路沿线各站点业务电话、监控系统、收费系统、隧道机电设施、办公自动化、站前信息发布屏等的语音、数据和图像等信息传输提供通道，为高速公路联网及集中统一管理提供信息传输通道。语音交换系统即电话交换系统，由本地电话网、省域长途电话网和交通运输部省际长途电话网等组成。系统在各收费站、服务区及隧道洞口变电所配置业务电话、收费对讲电话及传真机等设施。
2、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
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。
3、高速公路通信系统在5G环境下的应用
5G在高速公路等情况下具备广域覆盖的特点。
在高速、高铁等高速移动的场景下，为用户提供用户体验，满足视频类和文件下载类等典型业务速率需求。
3.1智能管控系统
在高速公路投入使用期间，其配备的通讯系统对整体运行稳定性，管理及时性等具有重要影响。由于5G通讯技术基本不受空间上的限制，且数据传输较为稳定快速，提高监控设备数据传输的时效性，通过各监控站的监控设备，掌握公路的车辆行进、施工、事故等情况，并将产生的信息直接输送到相应的计算机信息库中，以实现数据的实时共享。有助于控制中心工作人员能够在更短的时间内获取道路信息，以提高高速公路运行的稳定安全性。5G通讯技术的数据传输时差极短，完全可以忽略，并且网络连接设施的数量更多。高速公路5G智能管控系统主要包括对公路中的拐弯、编导、高架桥、隧道、收费站以及服务区等区域的管控。在直道位置应用毫米波雷达，而在隧道此类区域则应用激光雷达。其中的RUS会采取交错的形式分布在公路两侧，而雷达以及监控等设施往往采用对称分布的方式。其他设施如灯杆、测速设施等可以根据以往的布局方式。高速公路中隧道区域由于光线等问题，使该场景的交通事故发生率较高，且存在事故误报的情况。现阶段，对于隧道监控方式采取摄像设备的管控模式，有百分之十左右的误报率。而借助激光雷达、地图数据与现有的监控设备相结合，以掌握隧道内的交通情况，并根据实时地数据共享，将相关的数据内容直接传送至控制中心，由此实现统一调度。对于道路拥堵的判断根据实际的车流量、路径比对、预测预警以及其他手段。在消除阶段同样也需要多种综合性的处理方式。其中车与路的协调处理借助智能化设备对车辆行驶方向的交通情况、车速提醒、施工、路面积水等情况进行提示。
3.2基于5G网络的ETC辅助APP
目前，我国高速公路建设发展迅速，车辆的日益增多对高速公路收费管理工作有了更加严峻的考验，尤其在节假日期间的车辆通行情况，给高速公路的管理、养护、通行能力带来了极大的挑战，首当其冲的便是车流集中出行带来交通拥堵现象。目前为止，高速公路收费系统建设研究成果中，有效改善交通拥堵现象、极大提升收费管理能力、较为快捷的支付方式、据有革命性的创新并性能稳定大面积推广应用的技术是ETC不停车电子收费系统。ETC(Electronic Toll Collection)不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。设计的该收费系统目前在公路收费市场尚未开发，主要由用户体验APP，识别系统，后台收费系统，反馈系统，中途转换行程处理系统，结算系统等六大模块组成。该系统主要优点是一次性解决驾乘人员在高速公路收费、出行时间的付款和规划问题，极大减少时间浪费和后期维护，可以预约出行时间，管理方可以进行车辆时间干预，达到分时分流车辆出行，减少收费广场车辆拥挤情况，在车辆识别系统中，率先使用5G网络进行路面网络全覆盖信号，车辆全时全方位进行网络服务和车辆动态监测，集中解决后台资金结算，该收费系统相应的改进和扩充论证，将在后期试验进行。
结束语
综上所述，新一代信息技术的蓬勃发展为实现以“天候通行、全路段感知、全过程管控”为目标的高速公路建设创造了可实施的技术可能。作为新一代高速公路通信系统的重要组成部分和体现，高速公路已成为《交通强国建设纲要》落地实施的重要着力点。如何对高速公路通信系统提升5G通信技术从而实现智慧高速的构建是目前业界重要的研究课题。从高速公路通信系统概述，到高速公路通信系统现状，提出高速公路通信系统在5G环境下的主要应用，以期为高速公路通信系统的建设运行提供参考。
参考文献
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