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高速公路移动网络优化技术方案

发布时间: 2023-03-01 14:26:36

1. 什么是移动通信网络优化,包括哪些步骤

移动通信网络优化是高层次的维护工作,是通过采用新技术手段以及优化工具对网络参数合理调整,从而提高网络质量的维护工作。


移动通信网络优化的步骤 如下:


1、无线网络调查和测试。

无线网络的实际调查和测试是网络优化不可缺少的步骤。重要的手段是话务统计和DT和CQT,为网络优化提供有力支持。


2、无线参数检查和标准化


在一般的网络优化方法中,都包含了数据的一致性检查,利用软件对无线参数进行全面的检查,生成详细的检查报告。同时利用以往的网优经验,将无线参数的经验值录入经验数据库,将某些无线参数的值与经验值做标准化比较,在此基础上进行分析和优化。


3、无线功能检查


在网络优化过程中,根据实际情况详细考察网络无线功能的开启情况,如跳频、动态功率控制、CLS等等,以使网络能得到最佳性能。


4、频率优化


频率优化是网络优化中重要的一环。当前网络的实际状况表明,由于频率资源紧张,频率复用困难带来的网络性能下降的情况已经成为提高网络性能的瓶颈。因此频率优化是网优的一个重点。要详细考察网络的频率使用情况,如复用办法、干扰情况、地理环境影响等,在此基础上利用相关软件产生频率优化方案,采用滚动的方法对频率进行优化。


5、邻区关系和切换优化


与频率优化一样,邻区关系的优化也是网优的重要环节。因为邻区关系的系统性和复杂性,是给无线网络造成重要影响的因素。评估网络的邻区关系的复杂程度,并收集统计和测试数据,在此基础上进行优化调整。邻区关系的优化与频率优化结合进行。


6、Trouble shooting


Trouble shooting是进行更有针对性和更加细致的,小范围的优化,通常以单个小区的问题解决为目标。

2. 网络要优化一般从哪些方面来入手

一般从启动时开启的软件,杀毒等等进行优化

3. 千方科技是如何打造全国公路行业“一张图”产品实践的

车联网行业主要上市公司:四维图新(002405)、东软集团(600718)、启明信息(002232)、高鸿股份(000851)、易华录(300212)、银江股份(300020)、千方科技(002373)

本文核心数据:研发投入及占比、业务营收及占比、细分产品占比、销售区域占比

1、中国车联网行业龙头企业全方位对比

目前,中国车联网市场上有多家知名企业,其中的三家是四维图新、东软集团和千方科技。

根据公司公报显示,四维图新、东软集团和千方科技的业务或产品类型均主要涉及软件和信息技术服务。其中四维图新主要进行高精地图、车联网及遥感通信等相关业务;东软集团聚焦计算机软件开发业务;而千方科技主要进行应用软件开发及边缘计算。三家公司的业务均布局车联网及其相关领域,如汽车互联和智能交通。

2、千方科技:车联网业务的布局历程

2000年,千方科技成立;2014年,公司借壳上市;2018年,公司与网络在车辆网的车路协同上展开合作,深度布局车联网络领域;2019年,公司成立博观智能,打造BrePaaS平台,该平台可以实现智能硬件接口、算法的全能力级别的开放;2020年则与阿里云开展合作。进行智能交通的深度布局。

3、千方科技:车联网业务细分市场发展现状

——未受疫情负面影响,营收上升

2018-2020年,公司的营业收入和净利润均逐年上升。根据公司公告显示,2020年,公司继续深耕智慧交通和智能物联核心业务,在全球新冠疫情的冲击下,迅速把握新基建、海外市场等机遇,积极争取行业订单,因此2020年营业收入和净利润均未受到疫情的负面影响。

——深耕智能交通和智能物联

2019-2020年,千方科技智能物联和智能交通业务占比并无明显变化。2020年,智能物联营收占比51.7%,智能交通营收占比48.3%。公司继续深入发展智能交通和智能物联两大业务。

——技术产品深度布局,打造全链条智能体系

从公司的产品及服务来看,公司业务领域延伸至高速、路网、交通管理与运输等领域,持续拓展,进行技术产品布局持续深化,核心产品与AI等技术加速融合,打造形成面向企业、消费者及政府等多个客户领域,端边网云协同发展,贯穿感知传输到存储计算的全链条智能产品体系。

——研发投入加大,加快商业化进程

根据公司年报显示,公司加快新技术产品化商用化进程,推动技术产品与业务的结合,截止2020年12月底,公司累计获得国家及省级科技类奖项22项,承担了国家省部级重大专项58项,累计申请专利3010项,其中发明专利2347项,拥有软件着作权1160项。

2018-2020年,千方科技的研发投入上升,研发占比下降。2020年,公司的研发投入达到7.43亿元,占比达到7.89%,处于行业领先地位。

4、千方科技:车联网业务经营业绩

——业务表现亮眼,相关营收持续上升

2019-2020年,千方科技布局车联网的成果亮眼,相关业务营收及占比直线上升。2020年,公司车联网营收达到45.51亿元,占总营收的48.32%。

——国际化布局表现亮眼

2019-2020年,千方科技的主要销售区域为中国境内。2020年,公司的境内营业收入占比83.2%,下降了约3个百分点;相应地,境外收入上升至16.8%。千方科技的主要销售区域仍为中国境内,并且国际化发展较好。

5、千方科技:车联网业务发展规划

根据2021年6月,国家工信部发布的《车联网(智能网联汽车)网络安全标准体系建设指南》,到2023年底,初步构建起车联网(智能网联汽车)网络安全标准体系,重点研究基础共性、终端与设施安全、网联通信安全、数据安全、应用服务安全、安全保障与支撑等重点行业标准和国家标准,完成50项以上重点急需安全标准的制修订工作。到2025年,形成较为完备的车联网(智能网联汽车)网络安全标准体系,完成100项以上重点标准,提升标准对细分领域的覆盖程度,加强标准服务能力,提高标准应用水平,支撑车联网产业安全发展。

千方科技作为我国车联网行业的龙头企业,在现有车联网相关成果的支持下,也提出了未来发展规划。公司计划加强产品标准化的研发工作,加强在智能化领域的布局,抢占智能网联等业务的制高点。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国车联网行业市场前瞻与投资战略规划分析报告

4. 跪求!!!高速公路网络系统有哪些作用

一、高速公路监控系统的组成
高速公路视频监控系统一般分为收费监控和道路监控两部分。收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况,对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录,实施有效的监督。道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视,以掌握高速公路交通状况。这样,能及时发现交通阻塞路段、违章车辆,以便及时给予引导,保证高速公路的安全通畅。
实际上,高速公路监控系统又主要由信息采集子系统、监控中心及信息提供子系统三大部分组成。信息采集子系统包括:车辆检测器、气象检测器、紧急电话和巡逻车;监控中心是高速公路全线路监控系统的最高层即控制中心,主要负责全线路范围内交通情况的监视和控制;信息提供子系统包括交通标志、标线和信号等,是交通监控管理为汽车用户服务的主要形式。
高速公路监控系统用于交通监控、交通信息和气象信息的采集以及交通疏导。该系统通过在高速公路沿线、立交、收费广场设置CCD摄像机,并把其信号传输至监控中心集中监控,从而实现交通状况的可视监控;通过在沿线关键位置设置车辆计数器、车辆测速器、气象资料采集器,并把信号传输至监控中心集中处理,实现交通信息和气象信息的采集;通过安装于道路中间分隔带的可变速标志,可以从中心对外发布交通疏导和交通控制信息。
高速公路监控系统实质上是一个闭环系统。系统的输入是反映公路上车辆运行情况的交通参数和交通状况。这些信息经监控系统分析、处理、判断后,可发生指令,控制道路情报板,变更其显示内容,实施对交通流的调节和控制。其性能的优劣,在一定程度上取决于车辆驾驶员能否协调配合工作,接受系统的调度和指挥。
高速公路监控系统不仅能改善高峰期间车辆行驶的平均速度,增加高峰期间的交通量,减少交通堵塞程度和车辆延迟时间;同时也能大大减少交通事故和保证交通安全,节约燃料和减少车辆的磨损,缩短运输时间,减少污染,发挥高速公路快速、安全、舒适和高效率的功能。因此,高速公路监控系统具有较为显着的经济效益、社会效益和环境效益。
值得提出的是,高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统,是高速公路整个信息网络的基础和神经系统。它实现监控系统和收费系统的数据、语言和图像等信息的传输和交换,保障高速公路各部门之间的业务联系通信。同时作为交通专用通信网的重要组成部分,是交通信息的主要传输载体。
二、高速公路监控系统的智能化
高速公路监控系统为高速公路管理部门从收费站、监控分中心、监控中心直至监控总中心提供多级管理体系。智能化监控系统取代了监控任务中人的大部分工作,是新一代的具有高度智能的监控技术。为使高速公路监控系统智能化,应至少具有以下几个智能功能系统:
1、车辆检测(车流量、车速、车型等)系统
交通流量等的检测是智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)的重要组成部分,车辆检测系统是交通流量等检测的重要手段,是道路监控系统非常重要的一部分。车辆检测系统是高速公路、一般公路、城市道路对过往机动车辆的车型、行驶速度、车流量、道路占有率等进行检测的专用设备。据此检测数据,可以判断道路阻塞等情况,并可通过检测信号控制监控系统中的可变情报板等外场信息发布系统发出警告等信息。
由于交通需求的不断增加,有越来越多的车辆检测器用于交通检测。现行的车辆检测器很多:如磁感应车辆检测器、波频车辆检测器、视频检测器、无线车辆检测器与激光车辆检测器等。这些不同的车辆检测设备,各有其优劣,可以考虑分别安装在高速公路不同路段、城市快速路、城市主干道和交警巡逻车上,以充分发挥不同设备的技术优势。
2、车辆异常行为检测系统
车辆异常行为检测系统,用来检测车辆行驶行为,当行驶异常时即预/报警。通常,系统首先通过背景减除提取运动图像,并进行跟踪和目标类型识别。如有一辆汽车驶入人行道时,系统会自动在该车周围打出两个红色问号,表示其行驶异常,并同时发出警报声,以引起监控人员的注意。当车辆退出人行道后,红色问号消失,警报解除。又如有一辆小汽车快速在停车场或高速公路收费广场逆行,这时系统会在其周围打出两个红色惊叹号,并发出警报声,表示其行驶行为已经发生异常。再如,那种频繁超越各车道正常行驶车辆的超速行驶的车辆,多为被劫或逃窜等车辆,也属行驶行为异常车辆,这时系统要发出急促的警报声等。这种车辆异常行为检测系统,尤其在城市道路监控中有非常大的作用。
显然,这种报警功能的实现,可以在无人巡视的条件下,自动检测车辆的违章行驶,从而可实现高效智能化的交通管理。
3、车牌自动识别系统
汽车身份自动识别系统由汽车牌照识别系统和汽车类型识别系统组成。而汽车类型识别系统用上述的车辆检测器即可完成,这里只介绍车牌自动识别系统。
车牌自动识别系统能将输入的汽车及车牌图像通过处理识别,输出为几个字节大小的车牌字符串,它无论在存储空间的占用上还是与管理数据库相连方面,都有无可比拟的优越性。这在大型停车场,交通部门的违章监测(电子警察)、高速公路及桥梁的收费站管理等方面,有着广泛的应用前景。
车牌自动识别系统的工作原理框图(如图1)所示。
在CCD摄像机对好汽车牌照的最佳位置处设置有汽车位置传感器,因此,当汽车驶入所设计的位置时,车辆检测部分就可检测到汽车位置传感器发来的信号,并同时发送一个触发信号给图像采集部分;图像采集部分将采集的汽车车牌图像信号送入图像处理与识别部分,以对图像进行预处理、二值化、字符切分、特征提取、再经字符识别程序,最后将识别结果写入数据库,供查询部分使用。
4、收费数据视频叠加显示系统
当前,高速公路收费系统一般采用封闭式联网收费系统,且大多采用人工半自动的收费方式,即“人工判型,人工收费,计算机管理,闭路电视监视,检测器校核”的半自动方式。有的采用非接触式IC卡作为收费介质,即入口发行通行卡并写入入口信息,出口按照车型和行驶里程收取通行费或在储值卡内扣款。
为杜绝少数不法收费员贪污路费,避免国家损失财政收入,高速公路收费系统必需要增加收费数视频叠加显示,以监督统计收费站收费人员的收费数以及不同类型的车辆数,方便交通管理部门的管理。为此,我们研发了高速公路收费数据视频叠加显示器,其组成原理框图(如图2)所示。
由图2看出,收费数据视频叠加器(图2中虚线以内)的核心是字符叠加芯片,其周边部分有:行、场同步信号分离部分;叠加字符的水平与垂直位置的调节部分;叠加字符宽窄调节部分:叠加字符的输出与亮暗调节部分;存储器部分;单片机部分等。
这样,该收费数据通过单片机输入到叠加芯片,被叠加到高速公路收费站监控的视频上。它除显示在监视器上外,还上传到监控中心的计算机上,同时也被记录在DVR中,以方便交通部门的管理。
5、收费站不停车收费系统
目前,高速公路收费站不停车收费系统,有下面二种类型:
①ETC不停车收费系统
高速公路收费站不停车收费系统,是一种电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection简称ETC),是国内外正在开发并且推广普及的一种用于高速公路、大桥和隧道的一种收费系统。它通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短距离通讯,在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下,能自动地完成收费的全过程。
ETC系统主要由ETC收费车道、收费站管理系统、ETC管理中心、专业银行及传输网络组成。ETC系统是利用微波(或红外或射频)技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图像识别技术等高新技术的设备和软件(包括管理) 所组成的先进系统,以实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用。目前,大多数ETC系统均采用微波技术。
不停车收费系统的原理框图(如图3)所示。
由图3可知,当汽车通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置(路边读写设备简称RSE,即图中的阅读器)时,经天线,能识别车辆上设备(即图中的射频卡或标签,因放在汽车前玻璃上也称为车载器,简称OBU)内特有的编码、车牌号、判别车型、计算通行费用,并自动从车辆用户的专用账户中扣除通行费。对使用ETC车道的未安装电子标签或标签无效的车辆,则视作违章车辆,并立即自动实施图像抓拍和识别,以传送交警部门事后处理。
②GPS不停车收费系统
高速公路GPS(Global Positioning System)不停车收费系统,是GPS技术、GIS(Geographic Information System)技术、移动通信技术等高度融合。它将装有GPS接收机的移动车辆位置数据,经过单片机的处理,经GSM通信模块以短信息的方式发送至移动通信网的短消息中心(SMC),SMC再通过专线把车辆定位信息传递给收费中心,当收费中心接收到移动终端发送来的位置信息,利用GIS软件和快速的投影匹配算法,准确将车辆的行驶路线与数据库中的道路网进行匹配,获得其在收费道路上的行驶轨迹,然后由收费软件按照各条公路收费标准分开进行计费,以实现道路联网收费;车主可在网上查询自己的收费详细情况,使收费过程透明;收费中心然后再通过专线与银行进行交割。
系统可实现全天候24小时不停车收费与分时段收费;实现车辆全程跟踪与定位以及道路信息查询等功能。
与传统人工收费方式不同,不停车收费系统的好处有:杜绝少数不法收费员贪污路费;无需收费广场,节省收费站的占地面积;节省能源消耗,减少停车时的废气排放和对城市环境的污染;降低车辆部件损耗;减少收费人员,降低收费管理单位的管理成本;无需排队停车,节省出行人的时间;避免因停车收费而造成收费口堵塞,形成新的瓶颈等。
6、利用3G的车辆定位跟踪的智能监控系统
大家知道,全球定位系统GPS从军用转为民用以后,GPS技术应用于移动目标的监控有着其他监控手段无法比拟的优势。利用3G(即GSM、GPS、GIS)车辆定位监控系统,是对各种车辆实施定位跟踪、监控、调度管理提出的较理想解决方案。该系统采用世界领先的GPS全球卫星定位技术对移动目标进行实时定位;利用GSM全球移动通讯技术即GSM数字移动通信网络进行实时数据传输;利用GIS地理信息处理技术即以GIS电子地图和空间信息系统为支撑平台。同时,还采用大容量数据采集技术和大容量数据存储等计算机网络通信与数据处理技术,以尽可能多地采集并记录车辆行驶过程中大量的数据信息,自动生成图形和数据,进行统计、比较、分析、列表,从而提高车辆营运管理工作的效率。因此,能够实现对车、船等移动目标的精确定位跟踪、监控报警、反劫防盗、指挥调度和信息查询管理等。这种3G的系统具有定位精度高、稳定性强、使用效果好等特点。
实际上,整个3G的车辆定位跟踪智能监控系统是由GPS卫星定位系统和地面移动通信系统两大部分组成。其中,地面移动通信系统是由指挥监控中心、车载移动单元和GSM通信网络三个部分组成。车载移动单元设备可以为指挥监控中心实时提供每一个移动目标的最新定位数据、运行状况和报警信息等,并自动记录这些信息以便事后查询分析,因而也是用户终端。监控中心接收车载移动单元传送来的车辆GPS定位数据信息,并对车辆的报警和调度信息进行处理,并且通过GIS地图匹配,就能在电子地图上实时显示车辆当前精确位置,从而能方便地实现对车辆的定位跟踪、监控防盗、反劫报警、指挥调度等功能;同时也可通过GSM无线通信网络进行数据、语音、图像的传输。即向指定的车载台发送各种控制指令,实现对车辆的远程控制和信息查询等服务。
三、实现智能化监控软件算法的方法
上述高速公路监控系统的智能化功能,均需要智能软件算法完成,限于篇幅,这里不能一一介绍。其中车辆检测的定位与跟踪算法大致可分为如下四类:基于区域的方法,基于主动轮廓的方法,基于特征的方法,基于模型的方法;但也可以简单分为基于二维的方法和基于三维模型的方法。基于二维的方法,本身具有难以解决遮挡、无关结构干扰、对光线敏感、适用场景有限等固有的缺陷问题;基于三维模型的方法,由于引入了目标物体的三维先验知识,比基于二维的方法更具准确性,但相应研究的难度也较大。
1、基于三维模型的目标定位方法
通常,人类在观察周围世界的时候,总是利用丰富的经验知识,如车辆模型、场景模型、运动模型、弱透视模型、地平面约束、推理结构和语法与句法模型等。但对智能交通来说,最重要的是车辆模型。如实现生成一个车辆的三维线框模型,在给定的姿态下,将其投影到图像平面上,并与图像数据匹配。通过优化过程得到目标物体的真实姿态,这类方法通常称为基于三维模型的目标定位方法。
基于三维模型的交通监控系统的底层视觉部分主要由三个模块组成:运动检测、初始化跟踪。摄像机所拍录到的图像序列首先送到运动检测模块,以确定图像中可能包含车辆的区域。当某个区域第一次出现时,完成跟踪的初始化工作,包括判断其中是否真的存在车辆,如果存在的话,则确定它的三维姿态并识别出它是哪种车型;车辆跟踪模块由定位模块驱动,当初始化工作已经完成、车辆已被准确识别和定位以后,跟踪模块将自动地根据车辆以前的三维姿态信息和运动学知识预测车辆在当前帧的位置,定位模块将以这个位置作为初始值,确定当前帧中车辆的三维姿态,如此循环往复,直到车辆离开视野,跟踪模块也就停止工作了。
高层部分的处理主要包括根据车辆的运动轨迹对其行为进行分析,并给出自然语言式的描述。
中科院自动化所模式识别国家重点实验室视频监控小组,在总结了英国雷丁大学 VIEWS的车辆交通监控原型系统的研究经验后,自行设计了一个拥有完全自主版权的交通监控原型系统VStar Visual Surveillance Star,并在PC Windows 2000平台上用Visual C++6.0语言初步实现了整个系统。这种VStar系统由计算机、数字摄像机、音箱和交通场景模拟平台组成。当车辆在交通场景中运动时,摄像机将拍录下来的视频序列送进计算机,定位和跟踪程序自动分析这些视频序列,识别车型并跟踪车辆在场景中的运动。跟踪结果被送去进行分析和语义解释程序,对车辆的行为进行分析并给出语义解释。语义解释结果进一步被送进语音合成程序,从而可得到语音提示或警告。如当车辆逆向行驶或闯入绿化草地时,系统将给出准确的语音警告。目前该系统能够在一台PⅢ866 PC机上实时地跟踪车辆,并且不受光线变化、无关结构的干扰斑马线、边界遮挡等的影响。
在这种交通监控原型系统中,其具体的定位与跟踪算法是:
①基于三维线框模型的车辆定位算法
其中车辆定位过程被假想成从初始姿态到正确姿态的一系列虚拟运动,并被进一步分解成为两种独立的运动:平移和旋转。平移参数可以通过基于PLS距离(点到线段的距离)的姿态评价函数得到,而旋转参数可以通过一族特别构造的假想平面之间的几何关系得到。在确定平移参数和旋转参数时均可以得到闭式解。实验结果表明,该算法可以快速、准确、鲁棒地根据一幅灰度图像确定其中车辆在三维空间里的姿态。
②基于改进的扩展卡尔曼滤波器的车辆跟踪算法
其中提出了一种新的车辆运动模型,考虑了车辆行驶过程中的一些物理性质,比现有的运动模型更加符合车辆的真实运动。该算法还利用了一种改进的扩展卡尔曼滤波器,通过强制残差序列满足正交性条件来保证残差序列拥有与白噪声相同的性质,从而满足了卡尔曼滤波器中对于观测噪声是白噪声的假定。实验结果表明,当车辆运动急剧、复杂时,现有的算法都不能很好地预测车辆的运动,而本算法可以相当准确地完成预测的任务。
2、用于事件识别的行为模式学习的自组织神经网络方法
用于事件识别的行为模式学习的自组织神经网络方法,是通过对目标运动轨迹和目标特征的学习,建立行为分布模式,它不仅能实现异常现象的检测和检测异常发生区域,还能进行目标行为的预测。其特点是:
① 使用了一种以整条轨迹作为输入的网络映射方法,克服了现有的网络映射方法不能完整地表示“线”特征的缺点;
② 使目标特征更加合理地表示在样本数据中 ;
③ 采用了行为模式学习的模糊自组织神经学习算法,大大地提高了行为模式的学习速度 ;
④ 给出了利用行为模式判断整条轨迹所代表的事件是否异常、检测出局部的异常区域和目标行为预测的数学方法。
行为理解可以简单地认为是时变数据的分类问题,即将测试序列与预先标定的代表典型行为的参考序列进行匹配。由此可见,行为理解的关键问题是如何从学习样本中获取参考行为序列,并且学习和匹配的行为序列必需能够处理在相似的运动模式类别中空间和时间尺度上轻微的特征变化。在行为模式学习的基础上,能实现对交通事故进行实时、精确的预测,从而可以降低事故的发生率,减少人们生命财产的损失。
在接收摄像机拍录的图像序列时,根据事先已经确定的摄像机模型和车辆模型实现基于三维线框模型的车辆实时跟踪,这时输出的是车辆的轨迹。在积累了足够多的车辆轨迹后,就可以开始行为模式学习,它从大量的车辆轨迹中,通过模糊自组织神经网络的方法学习出车辆的行为模式分布。交通事故预测部分接收跟踪部分的实时跟踪结果,并且把它和行为模式分布作比较,由概率模型推断出当前事故发生的可能性。最后再由此可能性序列的分析,给出对于此事故的处理方式。
3、车辆检测系统中的车辆分类与车速计算
此外,车辆检测系统是道路监控系统非常重要的一部分,它可以获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据,以此判断道路阻塞情况,并利用外场信息发布系统发出警告等。实际上,车辆自动分类系统是通过图像识别运算法则,来将车辆准确地分类,自动车辆分类系统将车辆长度信息、车辆数量和间距信息、车辆高度距阵信息形成综合的图像,将该图像与预先设置的标准对比,从而实现车辆的准确分类。
在国家交通部即将推出的行业规范里,在车辆检测器中,对流量、平均速度、车道占有率、平均车长、平均车间距等都有要求,其算法这里就从略了。其中,该标准对平均速度的定义为
(1)
式中,Vi指第i辆车通过的速度,n指单位时间内通过的车辆数。
车辆检测系统ARM软件采用分层设计思想,整个软件由驱动程序和应用软件两部分构成驱动程序部分封装了Flash操作、RS-485操作、实时时钟(RTC)操作、RS-232操作和I/O等操作。应用软件分成基本函数库和主程序。
四、结束语
由上可知,高速公路监控系统不仅需要网络化,更重要的是智能化。上述的高速公路监控系统的智能化功能,仅是一些最基本的智能化功能,并且也是智能交通的一部分。如城市道路监控中的电子警察系统、交通事件预测系统、十字路口红绿灯按实际情况的自动转换系统等均是智能监控,这里就不叙述了。
总之,智能视频监控的内容很多,这项研究具有重要的理论价值和应用价值,且目前已经成为世界上的研究热点,而需要解决的问题也很多。理论上,还需要在姿态评价函数形式与优化方法、目标识别定位跟踪和预测的统一概率框架、语义推理结构与模式学习、多媒体化描述等方面继续展开深入的研究。在实践上,要完善各项功能模块,如设计更优化的算法、实现多目标的实时跟踪、设计多机网络化硬件框架、引入多摄像机系统、完善知识库等。并针对一些特定的场合,如高速公路、城市道路、重要党政军事单位、车站与机场、高级社区等,尽快实现实用化的智能视频监控产品。

5. GSM网络优化的一些问题

随着移动通信行业的发展,网络规模不断壮大,移动用户日趋增多。无线收发信基站由发展初期的大区制演变为遍布大街小巷、乡村角落的蜂窝网络,这就使得无线网的优化工作日趋复杂、艰巨。同时,移动用户对无线网服务质量的敏感程度不断增加,移动通信竞争机制的引入,使无线网的服务质量更为运营商所关注,成为经营成败的重要筹码。发展较早、规模较大的无线网存在诸如工程遗留问题、网络结构复杂等因素,要在市场竞争中独占鳌头,网络的优化显得更为重要。

一、网络优化的范畴

网络优化是高层次的维护工作,是通过采用新技术手段以及优化工具对网络参数及网络资源进行合理的调整,从而提高网络质量的维护工作。可采用室内分布、跳频、同心圆技术、DTX、功率控制等手段减少干扰,增大网络容量,改善无线环境;通过调整天线角度,增益,方位角,俯仰角以及功率大小,选择最佳站址,调整载频配置,均衡话务分布,改善网络质量,获得最佳覆盖效果等等。

二、网络优化是基础维护工作的升华。

基础维护做的好,可确保设备完好率;但要提高网络质量,必须要优化网络参数,即进行网络优化。只有搞好网络优化才能使基础维护的成效得以充分体现。

维护为经营服务,经营为用户服务,维护的最终目标是为网上用户提供高质量的网络服务,而只有通过网络优化才能实现维护的最终目标,维护工作才有实际的意义。

三、网络优化是持续性的工作

1、因为影响网络质量的因素不是一成不变的,网络优化应随着网络参数和环境的变化而不断进行。各地区特别是近几年来,经济蓬勃发展,城市高楼大厦不断涌现,改变了无线信号的传播环境,可能会出现新的盲区以及来自系统内部的干扰。而且话务的分布也在改变,在原来没有的话务或话务较小的地区会出现更高的话务需求,需要及时调整网络以吸收话务量。

2、工程建设会严重改变网络参数,尽管工程规划务求做得尽善尽美,但规划人员很难将参数调整到最佳状态,不可避免地造成干扰和话务的不均衡,这就需要网络优化来解决。

3、无线网软、硬件版本的升级也会改变部分BSC数据库中的参数,也需要调整参数设置,实施网络优化。

因此,网络优化非一朝一夕,而是长期、持久、艰巨的维护工作。简单地说,只要网络运营一天,就需要进行网络优化。网络优化的重要性和持久性决定了网络优化工作必须由各地市根据当地的实际 情况持续地开展,任何短期的、突击性的优化从长远看是取效甚微的。 下面我们就优化中的室内覆盖、天线在网络优化中的作用、掉话及网络虚拟分层等几个热点问题进行探讨,以达到共同学习的目的。

第二部分、室内覆盖的优化

一、室内覆盖优化的意义

随着市区基站密度加大,优化工作的深入,城市的室外覆盖已基本做到了无缝连接,话音质量也进一步得到改善。由于用户在大型建筑物(尤其是酒店、商务和商业中心、大型购物商场、停车场等)内使用移动电话所产生的话务量日益增加,用户已不满足于只有室外覆盖良好的移动通信服务,同时也要求网络运营商能提供室内覆盖良好的服务,但此类场所由于其建筑体自身的原因(如墙体较厚、面积较大、楼层较高等等),往往是网络覆盖的盲区或信号特别差。尤其是目前大部分用户所使用的GSM系统,其信号的穿透能力比模拟系统更弱,现象也就更明显。因此,解决好室内覆盖,满足用户的需求,提高网络的通信质量,也就成为工程建设和网络优化工作的一项重要内容。

从狭义上来讲,室内覆盖问题仅仅是对室内覆盖盲区的改善,解决电话打不出去的问题。从广义上来讲,室内覆盖问题包括对室内移动通信话音质量、网络质量、系统容量的改善问题。除了对诸如地下室,一、二层等通信盲区提供覆盖外,同时也应对建筑物的高层部分因接收到来自多方向的杂乱不稳定信号而导致掉话、断续、切换不成功等方面进行改善。同时,室内覆盖作为一种扩容手段,对在高话务量地区分担室外基站话务,增加网络容量,使室内话务在室内吸收,减少同频干扰也起很大作用。另外,良好的室内覆盖,对于提高网络运营商的形象,为用户提供更好更完善的随时随地通信服务,提高企业竞争力具有很大的意义。

二、改善室内覆盖的方法及手段

改善室内覆盖,有两种基本方法:一种是加大室外信号解决室内覆盖;另一种是采用室内信号分布系统方式。

1、加大室外信号解决室内覆盖方式

在存在室内盲区的地方附近安置直放站,或提高覆盖该地方基站发射功率,提高室外信号强度,利用电磁波的穿透能力而达到解决室内覆盖问题。这种方式的优点是:简单、快捷,不需要花很大的投资,工程工作量较小,不需要在建筑物中作布线,建设速度较快。这种方式对于在一些网络还不是很完善的地方,一方面不但解决了室内覆盖的问题,另一方面也解决了周围地区覆盖和话务吸收,是一种一举两得的事情。但在网络已经比较完善、基站密集的地方,用这种方式就不是一种明智之举,特别是采用直放站,对系统造成的影响比起解决这些方的室内覆盖可能是得不偿失。这种方式缺点是:需要进行频率规划,有时甚至是必须对网络进行较大的频率调整。同时,用这种方式并不是一种全面解决问题的方式,对于地下室、大型建筑物和采用金属玻璃幕墙的建筑物,其室内可能有相当的地方仍然是盲区,因此,该种方法已不能满足大型室内建筑的覆盖需求。

2、室内信号分布系统方式

建设室内分布系统是目前解决室内覆盖问题最有效的方法,它与前一种方案最根本的区别就是将无线信号通过有线方式直接引到室内的每一个区域,消除室内覆盖盲区,抑制干扰,为室内用户提供稳定、可靠的信号,使用户在室内也能享受高质量的通信服务。这种方案在设计时,要考虑信号不外泄到建筑物外面,而对网络造成干扰。

三、室内分布系统组成

室内分布系统主要由三部分组成:信号源设备(微蜂窝、宏蜂窝基站或室内直放站);室内布线及其相关设备(同轴电缆、光缆、泄漏电缆、电端机、光端机等);干线放大器、功分器、耦合器、室内天线等设备。

建筑物室内覆盖要考虑的基本因素主要有:隔墙的阻挡为5~20dB、楼层的阻挡为20dB、家具及其它障碍物的阻挡为2~15dB、多径衰落及高层建筑物上的“孤岛效应”和“乒乓效应”。各种不同室内环境对无线环境的影响是非常显着的,这在工程设计及优化中都要综合考虑。

四、不同信号源比较

最常用的信号源主要有以下两种:宏蜂窝+直放站和微蜂窝+室内覆盖。

1、宏蜂窝+直放站

这是采用室外天线将附近宏蜂窝基站的信号接收后经放大处理,再由室内天线分布到所需覆盖的位置。这种采用无线耦合的方式,对于存在频率复用较高的市区,需严格调试,以免对网络造成干扰。由于直放站本身没有增加信道资源,只是信号的延伸,故直放站一般用于低话务量的地方,覆盖范围也罗小,一般只能作为补盲点来使用。如小型酒楼、地下停车场等。

2、微蜂窝+室内覆盖

微蜂窝就是一个基站,只不过基站的发射天线是分放在室内。微蜂窝增加了网络的信道资源,可提高网络容量和通话质量,适合于大范围的室内覆盖。它一般用于话务量密集的地方(如:星级酒店、大型娱乐场所、商业和商业中心等),既保证优良的覆盖,又分担了周围基站的话务量。

五、室内覆盖系统的优化

对于建成的室内覆盖系统,最重要的就是日常维护和优化。以下结合实际工作中的例子进行说明。

1、相邻小区的确定

在城市的中心区,基站密度都比较大,平均站距小于1km,所以通常进入室内的信号比较杂乱、不稳定。特别是在一些没有完全封闭的高层建筑的中、高层,进入室内的信号非常多,邻近基站的信号直射,远处基站的信号通过直射、折射、反射、绕射等方式进入室内,信号忽强忽弱不稳定,同频、邻频干扰严重。手机在这种环境下使用,未通话时,小区重选频繁;通话过程中频繁切换,易导致话音质量差、掉话现象严重。

解决这类问题的最主要方式是根据实际情况为微蜂窝选择适当的相邻小区。相邻小区测量频点的限制,可以有效地控制微蜂窝与其他小区发生联系。

例如,湘潭繁华地区的鸿达酒店安装了微蜂窝室内覆盖系统。由于该地区基站分布密度大,室内中庭信号复杂。由于对微蜂窝作的相邻小区较多,导致切换频繁,指标反映为切换成功率较低、掉话较多。通过实地测量,确定了三个最主要的900M宏蜂窝服务小区:9141、9142、9143,并作双向切换关系。又由于在三楼电梯口测得较强的1800M宏蜂窝63141的信号,考虑到用户占用该小区进入微蜂窝的可能性极大,故作62141向微蜂窝的单向切换关系。相邻小区精简后指标显示切换成功率显着提高、掉话率降低。

由这个典型案例可知微蜂窝的相邻小区一定要因地制宜,数目不在多少,而在准确。一般确定两三个主服务小区即可,但同时要考虑若相邻小区过少,宏蜂窝退服导致由外部到室内无法切换的问题。所以相邻小区至少要两个以上。

2、重选和切换的优化

现代建筑多以钢筋混凝土为骨架,再加上全封闭式的外装修,对无线信号的屏蔽和衰减特别厉害;高层建筑物内电梯多,又多为金属全封闭结构,这就导致在进出建筑物、电梯时信号变化非常强烈。这就要对微蜂窝的相关重选、切换参数进行细致的设置、调整。 例如,武汉某酒店大厅及低层为微蜂窝A覆盖,电梯及高层为微蜂窝B覆盖。从大厅进电梯手机由 A重选到B时正常,而由电梯进入大厅时,手机由B重选到A上则明显迟缓,甚至出现短暂无信号情况。通过小区参数查询发现,对小区重选偏置参数的设置A、B小区明显不一致,B远大于A。设计者本意是为让B更易吸收话务,而使手机在空闲状态容易重选进入该小区,但差别太大,致使在B小区信号很弱、A小区信号已很强的情况下手机仍然无法重选。通过调整上述情况消失,手机重选正常。

3、载频调整优化

对于许多大型酒店和购物中心采用多个微蜂窝小区分片覆盖,分担话务的情况,我们都建议尽量通过调整载频分布,将多个小区合并为一个小区,因为那样往往会出现话务量不均衡甚至相差悬殊以及各小区间的切换成功率较低的问题。将多个小区覆盖优化调整为一个小区覆盖,用户可以无切换通话,消灭了潜在的不稳定因素。

另外分布系统的工艺质量也会影响微蜂窝信号,例如上下行功率不匹配导致上行干扰或信号弱,引起话音断续或掉话。这些则要在分布系统厂家的配合下进行优化工作。

第三部分、天线在网络优化中的作用

天线技术是移动通信技术基础,基站天线是移动通信网络与用户手机终端空中无线联结的设备,其主要作用是辐射或接收无线电波,辐射时将高频电流转换为电磁波,将电能转换电磁能;接收时将电磁波转换为高频电流,将磁能转换为电能。天线的性能质量直接影响移动通信网络的覆盖和服务质量;不同的地理环境,不同服务要求需要选用不同类型,不同规格的天线。天线调整在移动通信网络优化工作中有很大的作用。

一、天线的主要性能指标

表征天线性能的主要参数有方向图,增益,输入阻抗,驻波比,极化方式,双极化天线的隔离度,及三阶交调等。

1、方向图

天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例,从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地,用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图,分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图;垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。

描述天线辐射特性的另一重要参数半功率宽度,在天线辐射功率分布在主瓣最大值的两侧,功率强度下降到最大值的一半(场强下降到最大值的0.707倍,3dB衰耗)的两个方向的夹角,表征了天线在指定方向上辐射功率的集中程度。一般地,GSM定向基站水平面半功率波瓣宽度为65o,在120o的小区边沿,天线辐射功率要比最大辐射方向上低9-10dB。

2、方向性参数

不同的天线有不同的方向图,为表示它们集中辐射的程度,方向图的尖锐程度,我们引入方向性参数。理想的点源天线辐射没有方向性,在各方向上辐射强度相等,方向是个球体。我们以理想的点源天线作为标准与实际天线进行比较,在相同的辐射功率某天线产生于某点的电场强度平方E2与理想的点源天线在同一点产生的电场强度的平方E02的比值称为该点的方向性参数D=E2/E02。

3、天线增益

增益和方向性系数同是表征辐射功率集中程度的参数,但两者又不尽相同。增益是在同一输出功率条件下加以讨论的,方向性系数是在同一辐射功率条件下加以讨论的。由于天线各方向的辐射强度并不相等,天线的方向性系数和增益随着观察点的不同而变化,但其变化趋势是一致的。一般地,在实际应用中,取最大辐射方向的方向性系数和增益作为天线的方向性系数和增益。

另外,表征天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益,在各方向的辐射是均匀的;dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。习惯上我们采用dBi来表征天线的增益。

4、输入阻抗

输抗是指天线在工作频段的高频阻抗,即馈电点的高频电压与高频电流的比值,可用矢量网络测试分析仪测量,其直流阻抗为0Ω。一般移动通信天线的输入阻抗有50Ω和75Ω两种,在湘潭的移动网中我们采用的都是输入电阻为50Ω的天线。

5、驻波比

由于天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗不可能完全一致,会产生部分的信号反射,反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波,其相邻的电压最大值与最小值的比即为电压驻波比VSWR。一般地说,移动通信天线的电压驻波比应小于1.4,但实际应用中我们都要求VSWR应小于1.2。

6、极化方式

根据天线在最大辐射(或接收)方向上电场矢量的取向,天线极化方式可分为线极化,圆极化和椭圆极化。线极化又分为水平极化,垂直极化和±45o极化。发射天线和接收天线应具有相同的极化方式,一般地,移动通信中多采用垂直极化或±45o极化方式。实际上采用垂直极化方式是历史造成的错误,因为垂直极化波受天气,特别是受下雨的影响很大,所以在今后的工作中如果可能的话要尽量少用此类型的天线。

7、双极化天线隔离度

双极化天线有两个信号输入端口,从一个端口输入功率信号P1dBm,从另一端口接收到同一信号的功率P2dBm之差称为隔离度,即隔离度=P1-P2。

移动通信基站要求在工作频段内极化隔离度大于28dB。±45o双极化天线利用极化正交原理,将两副天线集成在一起,再通过其他的一些特殊措施,使天线的隔离度大于30dB。

二、优化中天线的选择

1、城区内话务密集地区

在话务量高度密集的市区,基站间的距离一般在500-1000米,为合理覆盖基站周围500米左右的范围,天线高度根据周围环境不宜太高,选择一般增益的天线,同时可采用天线下倾的方式。天线下倾的倾角计算公式为:α=arctg(h/(r/2)),α为波束倾角,h为天线高度,r为站间距离。

选择内置电下倾的双极化定向天线,配合机械下倾,可以保证方向图水平半功率宽度在主瓣下倾的角度内变化小。

(1)对话务量高密集市区,基站间距离300-500米,可计算出天线倾角α大约在10o-19o之间,原天线单纯使用机械下倾的方式,下倾角一般在10o以上,水平方向图半功率波瓣宽度将变宽,造成站间干扰;如果采用内置电下倾9o的±45o双极化天线,这样电下倾加上机械下倾可变倾角将达15o,可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的10o---19o内无变化,同时结合适当调整基站发射功率,完全可以满足对话务量高密集市区覆盖且不干扰的要求。

(2)对话务量较密集市区,基站间距离大于500米,可计算出天线倾角α大约在6o-15o之间,如果采用内置电下倾6o的±45o双极化天线,这样电下倾加上机械下倾可变倾角将达10o,可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的6o---16o内无变化,可以满足对话务量较密集市区覆盖且不干扰的要求。

(3)话务量底密集市区,基站间距离可能更大,天线倾角α大约在3o-12o之间,可采用内置电下倾3o的±45o双极化天线,这样电下倾加上机械下倾可变倾角将达8o,可保证水平方向图半功率波瓣宽度在主瓣下倾的3o---12o内无变化,可以满足对这一区域覆盖且不干扰的要求。 2、在郊区或乡镇地区

在话务量不太密集的郊区或乡镇地区,信号覆盖范围要适当大,基站间距离较大,可以选用单极化,空间分集,增益较高的65o定向天线,如西安海天的(17DB)65o定向天线HTDBS096517型号的天线,既考虑容量又兼顾覆盖。

3、在农村地区

在话务量很底的农村地区,主要考虑信号覆盖,基站大多是全向站。天线可考虑采用高增益的全向天线,天线架高可设在40-50米,同时适当调大基站发射功率,以增强信号的覆盖范围,一般平原地区-90dBm覆盖距离可达5公里。

4、在铁路或公路沿线

在铁路或公路沿线主要考虑沿线的带状覆盖分布,可以采用双扇区型基站,每个区180o;天线宜采用单极化3dB波瓣宽度为90o的高增益定向天线,两天线相背放置,最大辐射方向与高速路的方向一致。

另外,如果沿路方向话务量很底,既考虑覆盖又考虑设备成本,可采用全向天线变形的双向天线,双向3dB波瓣宽度为70o,最大增益为14dBi,如:西安海天的全向天线变形的双向天线HTSX-09-14型号的天线。

5、在城区内的一些室内或地下

在城区内的一些室内或地下,如:高大写字楼内,地下超市,大酒店的大堂等,信号覆盖较差,但话务量较高。为满足这一区域用户的通信需求,可采用室内微蜂窝或室内分布系统,天线采用分布式的低增益天线,以避免信号干扰影响通信质量。

总之,天线在移动通信网络优化中起到非常大的作用,同时馈线,馈线转换头及室内外跳线的质量也非常大地影响着移动通信基站的覆盖质量。大部分覆盖效果差的基站是由于馈线及连接部分的质量差引起的,可通过VSWR仪表逐级逐段测量来判定质量差的部分,及时更换以保证整个基站天馈线部分的质量,保证基站的运行质量和覆盖质量。

第四部分、掉话的分析和解决方法

掉话现象是用户在使用手机过程中经常遇到的问题,也是用户申告的热点,它是系统各种不良因素的综合体现,对系统的运行质量影响很大,所以如何降低系统的掉话率,提高网络运行质量是网络优化工作的一个重要内容。

一、掉话产生的原因

系统的掉话主要体现为SDCCH和TCH的掉话,其主要产生原因有以下几点:

1、由于切换导致的掉话

所谓切换,就是指当移动台在通话过程中从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区,或者由于外界干扰而造成通话质量下降时,必须改变原有的话音信道而转接到一条新的空闲话音信道上去,以继续保持通话的过程。切换是移动通信系统中一项非常重要的技术,切换失败会导致掉话,影响网络的运行质量。GSM系统采用的是移动台辅助切换方式,即由移动台监测判决,由交换中心控制完成,在切换过程中基站和移动台均参与切换过程。

(1)越区切换参数定义不合理

如:上行电平切换门限、下行电平切换门限、切换余量以及切换功率控制参数等定义不合理,致使越区切换失败,产生掉话。

(2)信号强度滞后值设置不当

有些小区,由于信号强度滞后值设置太小,小区基站没有足够的时间处理切换呼叫,造成许多呼叫在切换时丢失。(但若设置太大,又会引起许多不必要的切换)。

(3)忙时目标基站无切换信道

有一些小区,由于相邻小区都很繁忙,造成忙时目标基站无切换信道或在拓扑关系中漏定义切换条件(含BSC间切换和越局切换),致使手机用户在进行切换时无法占用相邻小区的空闲话音信道,此时BSC将对此进行呼叫重建,若主叫基站的信号此时不能满足最低工作门限或亦无空闲话音信道,则呼叫重建失败导致掉话。

(4)网络色码参数设置不当

允许的网络色码参数定义了移动台需测量的小区的NCC码的集合,为手机切换提供可行的目标小区。如果该数据定义错误将引起越区切换不成功和小区重选失败,产生掉话。

(5)信号强度太弱

当基站做分担话务量的切换时,有些切换请求会因切入小区的信号强度太弱而失败,有时即使切换成功,也会因信号强度太弱而掉话。因为我们在BSC中对手机用户的接收信号强度设有最低门限,当低于此门限值时,手机无法建立呼叫。

(6)网络存在漏覆盖区或盲区

当移动台进入网络的漏覆盖区或信号强度盲区时,信号变得太弱而发出切换请求,切换不成功引起掉话。

(7)孤岛效应

孤岛效应是基站覆盖性问题,当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地形时,由于水面或山峰的反射,使基站在原覆盖范围不变的基础上,在很远处出现“飞地”,而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到,这样就造成“飞地”与相邻基站之间没有切换关系,“飞地”因此成为一个孤岛,当手机占用上“飞地”覆盖区的信号时,很容易因没有切换关系而引起掉话。

2、由于干扰而导致的掉话

无线电波传播的特性决定其在传播过程中易受外界多种因素的影响;由于网络内部原因,它还受到网络内部各种因素的影响,如同频、邻频干扰以及网络中设备本身的非线性、设备故障所引起的交调干扰。在网络实际运行中我们常常遇到以下几种干扰:

(1)设备本身的非线性以及设备故障引起的交调干扰。设备运行中缺乏定期的指标测试和调整,使交调干扰在一定范围存在。如发射部分尤其是直放站上行发射杂散辐射较大、接收部分杂散响应较大,造成对本信道和其它信道的干扰,严重的将无法正常拨叫和通话。在网络运行中曾出现过因为直放站而干扰城区多个跳频基站的情况,并引起大量掉话

6. 高速公路通信网络技术有哪些发展趋势

随着社会经济的发展,高速公路网正在逐步形成。为了达到高速公路给人们带来安全、舒适、快速服务之目的,除了需要平坦、宽阔、悦目的路面之外,还必须依靠高速公路现代化管理的支持系统--通信系统的保障和支持。本文通过阐述现代通信技术的特点和发展及其在高速公路通信网中的应用,探讨高速公路现代通信网的发展趋势。

高速公路通信系统不但提供监控系统和收费系统的数据、语音和图像等传输通道,而且要保证高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通,并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系;同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分,是交通信息的主要传输载体,要为各种网络及会议电视系统提供传输通道。

随着3C技术的发展,高速公路的通信也得到快速发展,从提供单纯的话音业务发展到包括语音、数据和图像等多种信息的综合通信,并从模拟通信向数字通信演变,到应用现代通信技术开始建设先进的宽带综合业务数字网(B-ISDN)。本文将通过阐述当代通信技术的特点和发展及其在高速公路通信网中的应用,探讨建设高速公路现代通信网的发展趋势。

随着高速公路通信网规模的迅速扩大,多媒体新业务的开发,SDH的不足将逐渐表现出来。

SDH(同步数字系列)是按照国际标准和国家标准生产和非常完善的光纤传输设备,我国高速公路通信系统除早期采用PDH(准同步数字系列)外,后期基本上是采用SDH系统。现阶段采用SDH技术的通信系统,是应用交换
+ SDH + 接入网的网络结构形式,把高速公路通信系统中的多种业务融入到一个传输平台。

虽然对PDH通信网络而言该网络结构有较大改进,但是其整个传输网络仍然是多种传输系统的简单堆砌,网络构成复杂。在传输平台之外另外需要很多附加设备,例如对于收费计算机网络需要外接路由器;对于视频图像,需要外接编解码器和切换器、分配器;对于电话和低速数据,需要外接时隙分割器等等。这样无疑增加了管理难度,而且SDH系统通过路由器提供给收费计算机网络的接口速率一般为128k或2Mbps,而收费计算机网络本身是10Mbps或100Mbps,联网收费需传输大量的信息(如抓拍的数字图像等),这样有可能形成通信瓶颈。福建省已实现全省联网收费,由于现有收费系统抓拍的数字图像还未联网传输,这个问题还未暴露出来而已。造成上述问题的原因是,标准的SDH是针对电信公用网设计的,标准SDH提供的业务接入一般为E1、E2、E3等接口,不直接提供视频、低速数据和LAN接口。为了解决诸如此类的问题,有的厂商已开发出适应高速公路通信专用的多媒体通信网络,如上海贝尔公司开发的基于SDH标准的infotrax系统,高速公路所有业务都可简单高效地接入该通信网络,在通信平台之外,无需再附加任何设备,比较适合高速公路通信网的使用。

SDH由于兼容PDH,具有标准的信息结构等级(STM-1、STM-4、STM-16);网络单元有标准的光接口,可实现多厂家设备互连,可以组成复杂的网络;并具有网络管理和自愈保护能力等优点,被单条高速公路通信系统所广泛采用。但它也有自身的缺点,如这种设备只是一种简单的点对点传输,一种简单的复用过程,网络形成后即建立固定的传输链路,固定的多路复用,带宽利用率低。随着高速公路通信网规模的迅速扩大,多媒体新业务的开发,SDH的不足还会逐渐表现出来。

光纤接入网的应用,能较好地解决用户需求与通信传输网之间不相配套的问题,满足高速公路运营对通信网的需求。

随着社会的发展,用户对电信业务开始由传统的电话、电报业务转向视频、数据、图像、语言、多媒体等非话音业务,原来的用户线不能满足要求。为此,人们提出了接入网的概念。引入接入网这一概念后,使得交换机到用户这部分的传输不再局限于是附属交换机的用户线了,而是通过对网络的使用,将一种或多种带宽不同的业务传送到用户,传输手段不再是模拟,还广泛采用数字传输技术;传输媒质除了铜线外,还引入了光纤。光纤接入网的应用,将解决通信网络的全数字化交换传输乃至数字业务到户,促进ATM技术的发展,形成宽带的ISDN网。

就高速公路的管理所需的通信业务而言,其话音通信仅占整个通信业务很小的部分,而大量的则是数据、视频、图像及多媒体等通信业务。因而,光纤接入网的应用,才能较好地解决用户需求与通信传输网之间不相配套的问题,因而应用光纤接入网技术才能更好地满足高速公路运营对通信网的需求。

高速公路通信系统采用光缆接入网的一个解决方案如图1所示。(图略)

该方案由光线路终端OLT和光网络单元ONU组成,OLT与ONU之间通过内置一体化SDH系统(接入网内置SDH设备)连接起来。SDH传输系统加上光纤接入网具有传输体制标准、容量大、网管能力强和自愈保护能力强等特点。

OLT内置光传输系统,提供大容量、高质量的传输和组网;提供标准的V5交换机接口和网管接口,集中维护全套设备的运行;提供视频输入接口,适应用户对模拟图像传输的要求;提供各种业务接口,如PSTN、DDN、ISDN、WAN等,窄带/宽带兼容,实现话音、数据和图像的三网合一。

ONU也内置光传输系统(SDH),可向用户提供各种窄带、宽带业务接入,包括POTS、ISDN的2B+D、30B+D、标准E1口、10M/100M以太网口,Z口、V口、子速率接口等各种用户接口,业务扩展方便。

PON作为一种无源光纤网络,具有容量小,传输距离短和无环自愈保护等自身缺点,不适合在主干段或对保护要求高的场合的应用,但由于其多用户共享设备,对业务透明,易于升级扩容和建造与运行维护费用低等优点,也可作为SDH的补充,在光纤接入网中得到应用。

方案中OLT、ONU可以任意灵活地配置,这可以根据各条高速公路站点的分布和各站业务需求来进行增加或减少。

该方案具有如下的特点:开放式系统设计,网络升级能力强;交叉连接灵活,组网功能强大;接口功能齐全,网管功能强大,保护功能完善。

光纤接入网的应用,还为充分发挥SDH网络功能和ATM网络的联网创造了条件。

随着技术的不断完善,ATM将成为较为适合高速公路通信系统及其联网的通信技术。

ATM(异步转移模式)本质上是一种高速分组交换模式,它是一种全新的网络技术,也是确认为宽带综合业务网(B-ISDN)的传送模式
,能够适用于速率从低于数千比特到高达数百兆比特的各种业务,是集语音、数据和视频交换于一体的综合网络。

近年来由于IP技术的成熟,部分专家对ATM的应用前景持一定的怀疑态度,但是,随着电子技术的进步,标准的完善,ATM的前景应当还是广阔的。ATM技术是将信息划分成定长单位(信元)进行发送的,具有带宽高(622Mbit/s)、速度快、容量大和伸缩性强等特点,可为不同等级的业务提供相应的服务质量保证QoS(Quality
of
Service)。ATM工作方式是面向连接的,采用统计复用方式,动态分配用户带宽;通过虚拟电路来实现网络内的连接,可在不同的用户互相之间灵活分配用户信道带宽,并使系统的传输容量得到充分的利用;具有各种标准的网络接口,保证了不同业务的服务质量。这些特色都非常适合于高速公路通信网业务内容多、宽带要求灵活、点多、线长、多站点多需求的特点要求。ATM技术与其他的通信网络技术相比,具有如下优势:

1、ATM 作为一个世界范围内的信息传送标准,还在不断完善之中,其信息交换与终端设备的类型以及信息的种类(语音、数据、图像)无关。

2、ATM的传输媒介可以是双绞线、同轴电缆等,特别是光纤接入网的应用,不再需要路由器或桥接器进行速率匹配,使用ATM技术将可以形成一个几乎没有边界的、使整个联接网络之间具有无缝转接通道的全数字化信息网络。

3、在当今不同的数据业务如语音、计算机数据及图像业务,因应用具有不同的通信特性,大都还是在分离的网络上传送,ATM技术是迄今唯一可以同时高效传送所有数据业务的标准化技术。

4、因ATM标准包含不同的带宽级别使其在M bit/s到G
bit/s的速度级上均可供支配,所以这种技术能满足未来不断增长的数据通信需求。

ATM作为实现宽带综合业务数字网(B-ISDN)的核心技术,其适应性极强。它可以应用到从LAN到WAN的各种领域,以及从数据传输到语音、视频传输的各种应用中。随着ATM技术的不断完善,不但大量被作为骨干网技术和光纤接入网得到广泛应用,而且可以经济地支持端到端的连接。从以上分析可以看出,ATM技术较为适合作为高速公路通信系统及其联网的技术。

从性能、价格和发展态势等综合因素考虑,ATM OVER SDH技术将成为高速公路通信系统及其联网技术的发展趋势。

目前网络技术朝着数字化、宽带化、传输光纤化、分组化的方向上发展。任何网络技术都具有独特的优点才能生成和发展,但也不能排除自身的局限性,于是出现了各技术的融合和渗透,因而产生了各种重叠模型和集成模型,如ATM
OVER SDH,IP OVER ATM,IP OVER SDH等等。

高速公路通信网络是需要集语音、图像和数据为一体的多媒体的通信网。ATM OVER
SDH正好利用SDH大容量、光纤传输的稳定可靠,带有自愈和迂回路由的网络结构特点,以及光纤综合业务接入网的优势,使得ATM OVER
SDH比较容易得到实现和相互补充各自的不足。而且,这些优势也都将是ATM交换核心的基础,将ATM信元打包成SDH帧(ATM信元映射到SDH之中),并在SDH上传输,即很好地利用ATM面向连接快速交换,传输和用户需求优势,又利用SDH的可靠传输的优势,因而从性能、价格和发展态势等综合考虑,笔者认为ATM
OVER
SDH技术将是高速公路通信系统及其联网技术的首选,也特别适合于目前高速公路单条路段已建成SDH网络,今后比较平滑、容易地过渡到B-ISDN通信网络。因而,ATM
OVER SDH技术将是高速公路通信系统及其联网技术的发展趋势。