在智慧高速公路中融合通信网络的应用研究

摘要：我国高速公路经过多年的大规模建设，取得了历史性突破，高速公路总里程居世界第一。高速公路已基本形成了网络格局，完成了由初始阶段的连通到现阶段的全网覆盖，高速公路行业也从最初的以建设为主发展到以“建设、养护、管理、服务、安全”共同发展的阶段，相关企业应该利用智慧高速公路的信息化建设，提高高速公路在运营和管理服务方面的能力。

关键词：智慧高速;收费稽查;路网检测;应急;承载网;安全

1智慧高速公路的有关概述

作为智慧交通工程的重要组成部分，智慧高速公路是智慧交通工程在公路运行方面的衍生与应用。智慧高速公路项目主要是通过运用新型信息化技术与通信技术，实现参与交通通行者、交通工具与交通设施的信息传递与“沟通”，使得交通管理部门能及时有效地做出反应，进行实时的交通需求的管理与调整，进一步提高交通参与能力与服务意识，从而保障高速公路的安全、便捷、高效、通畅、绿色环保运行，减少交通事故与公路堵塞的情况。智慧高速公路的含义包括三方面：运营时的状态智能感应;实时的运营与管理;及时有效的信息服务。

2融合通信网络的应用措施分析

2.1基于SDN云化数据中心网络，实现业务部署的自动化

以往高速公路信息化的应用系统的建设形式，是为业务系统单独创建一套IT硬件设施。如果要扩大业务系统的容量，实现新业务系统的自动部署，通常要对数据中心网络的架构进行创新和变换，收费系统和路网监测产生的相关数据需要傳送到数据中心进行高效、快捷的处理。高速公路路网运营管理的企业为了能够提高IT资源的使用率、节省运维的成本，未来将实现路网业务系统ICT架构的云化模式。因此，新一代以SDN的数据为基础的中心网络要有如下几个方面的能力：数据中心网络部署要实现自动化，对故障能够进行精细的管理，从而有效解决硬件出现的故障问题;通过扩展相关的设备，帮助服务器和网络相接通，从而实现高速接入的升级和扩展。

2.2 IP+光超宽长距骨干的承载，实现高速公路的未来发展

收费系统是高速公路业务优先级最高的系统，通信网络承载了收费业务数据、收费监控图像、系统运行参数从收费车道至收费站再到收费中心的流动。保障收费数据的完整性和安全性对通信承载网络提出了高可靠、低时延的要求。此外，路网监测的运用，特别是高清视频监控在收费站、服务区等一些场合的分布，要求骨干级别的通信网络要提供超大的带宽。在高速公路区域中心的省级骨干的传输网，可以利用IP+光的网络技术。通过IP网络设备的强大路由转发能力以及波分设备的大带宽超长距离传输，有效承载高速公路业务，实现广域联网的收费以及联网的监控。

2.3融合传送路段网，提高收编高速公路业务大小颗粒的可靠性

高速公路路段内的骨干通信网络是网络的汇聚层级，负责收费、监控及办公等业务。该层级网络需要极其精确的可靠度，还要节约光纤资源，以保证业务之间做到互不牵制。HybridMSTP的传输方案，能够给高速公路路段网带来安全性高、可靠性高、易维修护理的业务负责方案。通过在内部设置PCM单板的方式，使得低速业务能够直接接入，从而减少网络节点。这样不但能够节约机房的空间以及投入的成本，还可以有效减少网络的故障点，从而实现统一的维护和管理。此外，借助HybridMSTP设施中的SDH硬管道能够确保业务安全性较高的承载，并借助分组的软管道带宽统计复用有效增强带宽的使用率。HybridMSTP的技术成功地实现一网承载多业务的功能，节约了大量的光纤资源，同时MSTP通过不同的通道将不同的业务进行隔离，以保证数据的安全。

2.4有线无线方案灵活适配，高速公路前端接入全场景承载

高速公路收费系统、路网感知、指挥调度三大应用业务前端的接入场景多样，包括视频监控、收费机、收费监控等，前端的多样化要求通信接入设备具备丰富的接口类型及接口数量，并满足严苛的室外运行环境，具备宽温以及防尘等特性，同时具有有线通信和无线通信的能力。在高速公路前端业务接入的各个场景，根据业务的特点可以灵活采用有线及无线的通信接入网络方案，包括xPON、工业以太网交换机。光纤资源丰富的高速公路场景，可以采用xPON或工业交换机的通信接入方案;无光纤资源场景，可采用点到多点微波产品做接入通信网络。xPON方案采用无源光网络技术，点到多点组网，具有较强的抗多点失效能力，可靠性高。工业以太网交换机具有更加灵活的组网方式，网络结构多样，在高速公路上的应用场景广泛。工业物联网关提供丰富的接口类型、丰富的协议支持，满足路网感知前端的接入需求。对于高速公路收费类业务、控制类业务、监控类业务、感知类业务，xPON方案、工业交换机方案和工业物联网关方案可以提供更高可靠性及安全性的接入通信网络。

2.5端到端的安全防护体系，助力高速业务等保目标的实现

相关部门单位要对高速公路的信息化系统展开安全性的建设，通信网络和数据中心的安全需要满足等级保护的标准。针对安全等级保护三级网络安全要求，网络安全解决方案，需要在高速公路数据中心互联网出口部署DDOS流量检测和清洗设备、防火墙、入侵防御设备，防御来自互联网的已知威胁;部署沙箱防御来自互联网的未知威胁;同时，在路段网络汇聚交换节点旁挂部署防火墙，可对接入层进行安全访问控制、协议识别过滤、安全防护;此外，在数据中心业务区部署waf、数据库审计保护业务安全;运维管理区域部署运维审计设备UMA、漏洞扫描、网络安全智能系统CIS等设备，全方位保障高速公路路网ICT系统的安全。

3结语

总之，融合通信网络端到端解决方案支撑了智慧高速公路路网应用基础通信平台搭建，对高速公路路网运营管理企业提升IT资源的利用效率，降低运维成本，以及路网业务系统ICT架构全面云化起着至关重要的作用。高速公路的运营管理企业应该不断加强对智慧高速公路信息化建设的关注，从而提高高速公路的运营管理服务的能力。

参考文献：

[1]周文.智慧高速公路交通大数据应用研究[J].北方交通.2020.

[2]曹鑫胜，韩一德.大数据在高速公路中的应用研究[J].山西电子技术.2018.

[3]杨钧.智慧交通在我国国内城市的应用与发展[J].自动化与仪器仪表.2017.

（作者单位：辽宁艾特斯智能交通技术有限公司）

作者简介：付本贺（1983.12-），男，辽宁沈阳人，大连理工大学研究生，高级工程师，研究方向：高速公路机电系统。