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    京滬高速公路全路鋪設(shè)20芯光纜，采用同步光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)（SDH STM-1）、光纖接入網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)同程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)形成一套綜合業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)。

    全路共13個(gè)通信站（8個(gè)收費(fèi)站，4個(gè)服務(wù)區(qū)，1個(gè)通信中心），除在中心配備ADM+OLT（光線路終端）外，其余12個(gè)無人站均采用光纖綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)設(shè)備ONU,而沒有采用前些年流行的ADM+PCM結(jié)構(gòu)，因?yàn)镻CM只能將低速數(shù)據(jù)（64kbps,V.24,V.35等）復(fù)用成2Mbps通過ADM上傳至中心,而ONU不但可以直接接入這些低速數(shù)據(jù)，而且提供了2Mbps高速數(shù)據(jù)接口，此外還具備ISDN、CATV等綜合業(yè)務(wù)接口。根據(jù)河北省全省收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)需要，ONU設(shè)備至少還需增加一個(gè)E1(G.703)接口(2Mbps)。

    這12臺(tái)ONU自身具備傳輸模塊，速率與SDH干線一致，為STM-1(155.5Mbps),它們通過4根光纖構(gòu)成環(huán)形自愈網(wǎng)，以提高網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。

    通信系統(tǒng)為收費(fèi)、監(jiān)控提供的傳輸功能簡述如下：

    監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸

    監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分二級(jí)管理：監(jiān)控中心、監(jiān)控外場設(shè)備。通信系統(tǒng)在各站綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的ONU設(shè)備業(yè)務(wù)通道中提供足夠的2/4w VF接口，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用模擬傳輸方式，通過這些音頻接口完成，由監(jiān)控系統(tǒng)提供MODEM進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

    監(jiān)控圖象傳輸

    監(jiān)控系統(tǒng)在全線設(shè)置了一定數(shù)量的攝象機(jī)，各攝象機(jī)的圖象和控制信號(hào)均要傳至監(jiān)控中心。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)為攝象機(jī)的圖象和控制信號(hào)傳輸提供光電纜，視頻圖象信號(hào)和控制信號(hào)經(jīng)過數(shù)字/視頻復(fù)用光端機(jī)復(fù)用后，占用一根光纖。

    收費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸

    收費(fèi)數(shù)據(jù)分三級(jí)管理：收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)、收費(fèi)站計(jì)算機(jī)及收費(fèi)車道控制器。收費(fèi)站與收費(fèi)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過數(shù)據(jù)通道直接傳輸?shù)模魍ㄐ耪镜腛NU設(shè)備提供必要的2Mbps(G.703)數(shù)據(jù)通道接口。通信與收費(fèi)系統(tǒng)是通過收費(fèi)站和收費(fèi)中心的路由器連接起來的，在全省收費(fèi)聯(lián)網(wǎng)的情況下，路由器至少要具備2個(gè)E1(G.703)接口，一路傳往收費(fèi)中心，一路傳往省拆帳中心。

    收費(fèi)圖象傳輸

    收費(fèi)系統(tǒng)在個(gè)收費(fèi)站廣場出口均設(shè)置了攝象機(jī)，各攝象機(jī)的圖象信號(hào)既要傳到相應(yīng)的收費(fèi)站又要傳到收費(fèi)/監(jiān)控中心。從攝象機(jī)到收費(fèi)站的視頻及控制信號(hào)傳輸是由收費(fèi)系統(tǒng)完成的，而圖象及控制信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控有所不同，未采用復(fù)用方式，每個(gè)攝象機(jī)圖象對應(yīng)一芯光纖，而控制信號(hào)是經(jīng)MODEM通過通信系統(tǒng)的話路通道傳輸?shù)摹?/P>

    收費(fèi)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成與數(shù)據(jù)傳輸

    收費(fèi)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由兩級(jí)構(gòu)成，即收費(fèi)中心計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)和收費(fèi)站計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，收費(fèi)站局域網(wǎng)主要由兩部分組成：一部分是收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)，包括服務(wù)器及功能各異的工作站，如監(jiān)視計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，圖形計(jì)算機(jī)等。局域網(wǎng)采用星形以太網(wǎng)100-BASE-T,傳輸線纜為UTP-5。由于車道計(jì)算機(jī)和收費(fèi)控制室計(jì)算機(jī)距離較遠(yuǎn)，為保證傳輸質(zhì)量，這二部分之間采用以太網(wǎng)交換機(jī)通過多模光纜連接，采用多模光纖主要是考慮到距離一般在3KM以內(nèi)，防止信號(hào)過強(qiáng)引起反射，同時(shí)也可以降低成本。

    收費(fèi)中心局域網(wǎng)分布在監(jiān)控大樓內(nèi)，組成與收費(fèi)站控制室計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)相似，另外多出一臺(tái)磁卡管理工作站，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式和傳輸媒體則完全相同。

    兩級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸是通過高速路由器接入通信系統(tǒng)ONU上的2Mbps接口來實(shí)現(xiàn)的，收費(fèi)數(shù)據(jù)流向主要為由低到高。
監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)傳輸

    監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成：監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和外場設(shè)備。

    監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即情報(bào)處理系統(tǒng)，它包括通信控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換式集線器、終端計(jì)算機(jī)等。這些計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，組網(wǎng)方式與收費(fèi)中心類似，只是多了一臺(tái)通信控制器，它配有多串行接口控制器，用于外場設(shè)備與中心的數(shù)據(jù)通信管理。

    外場設(shè)備包括車輛檢測器，可變情報(bào)板，可變限速標(biāo)志，氣象檢測器等。由于這些檢測點(diǎn)（數(shù)據(jù)采集點(diǎn)）距離通信站較遠(yuǎn)，相對分散，且數(shù)據(jù)量較小，無法采用標(biāo)準(zhǔn)的高速數(shù)據(jù)接口進(jìn)行傳輸，因此在每個(gè)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)點(diǎn)配一臺(tái)MODEM，將數(shù)據(jù)傳到就近通信站的ONU，最后通過通信系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心通信控制器。
收費(fèi)和監(jiān)控圖象信號(hào)的傳輸

    前面已經(jīng)講到監(jiān)控和收費(fèi)系統(tǒng)的圖象傳輸，監(jiān)控系統(tǒng)是將圖象信號(hào)和攝象機(jī)控制信號(hào)復(fù)用后占用一根光纖傳輸，而收費(fèi)系統(tǒng)圖象分別來自收費(fèi)亭內(nèi)攝象機(jī)、車道攝象機(jī)、廣場攝象機(jī)，這些圖象信號(hào)除提供收費(fèi)站顯示外，當(dāng)中心需要時(shí)，還要上傳到監(jiān)控/收費(fèi)中心，中心可根據(jù)管理需要選擇任一個(gè)攝象機(jī)信號(hào)進(jìn)行處理。這里每路圖象信號(hào)占用一根光纖，而控制信號(hào)是通過MODEM到ONU的2/4w VF接口傳輸?shù)摹?/P>

    隨著車流量的增加，高速公路監(jiān)控管理的作用越來越突出，而攝象機(jī)作為最直觀的監(jiān)視設(shè)備被管理人員越來越重視，目前，國內(nèi)許多高速公路的交通量密集路段實(shí)現(xiàn)了全路監(jiān)控。隨著攝象機(jī)數(shù)量增多，原來敷設(shè)的光纖芯數(shù)變得緊張甚至不夠使用，這為視頻信號(hào)的遠(yuǎn)程傳輸帶來了新的課題，目前，解決方法主要有以下兩種：

    方法一：采用復(fù)用光端機(jī)

    即多路視音頻數(shù)字光端機(jī)。每根光纖可傳輸多達(dá)10路以上視頻信號(hào)及20路以上音頻信號(hào)。一般分為發(fā)送端機(jī)，接收端機(jī)和中繼端機(jī)。發(fā)送端機(jī)完成對模擬視音頻信號(hào)的編碼，多路復(fù)接和光發(fā)送；接收端機(jī)完成光接收，數(shù)字分接和解碼，恢復(fù)出模擬視音頻信號(hào)。中繼端機(jī)采用高速數(shù)字信號(hào)再生中繼，可配置成為具有上/下行信號(hào)功能。

    這種方式采用非壓縮數(shù)字編碼，因此可以達(dá)到廣播級(jí)傳輸質(zhì)量，采用1310nm波長光發(fā)送端機(jī)傳輸距離可達(dá)70km以上，采用1550 nm波長光發(fā)送盤傳輸距離可達(dá)110 km以上，增加光功率放大器后最長中繼距離可達(dá)360 km。

    這種方法不占用通信系統(tǒng)信道資源，因此獨(dú)立于通信系統(tǒng)，維護(hù)簡單，在高速公路這種傳輸距離較遠(yuǎn)的場合，經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。

    方法二：采用數(shù)字技術(shù)

    首先將圖象壓縮編碼，利用數(shù)據(jù)通道傳輸，在終端利用解碼設(shè)備解碼解壓后恢復(fù)，它的優(yōu)點(diǎn)是便于數(shù)字化存儲(chǔ)、處理，靈活性大，隨著SDH干線傳輸頻率越來越高，這種方法的優(yōu)越性越來越突出，擴(kuò)展空間是廣闊的,由于適應(yīng)了數(shù)字化多媒體時(shí)代的發(fā)展要求，數(shù)字視頻技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。目前采用的數(shù)據(jù)編碼格式有MPEG（動(dòng)態(tài)圖象專家組）、JPEG等，MPEG又分為MPEG-1，MPEG-2，MPEG-3,MPEG-4，……MPEG-16等它們之間的區(qū)別不僅在于傳輸速率，而且有著質(zhì)的不同。目前，適應(yīng)STM-1/STM-4傳輸模式，較為成熟實(shí)用的方法是：將視頻圖象壓縮成MPEG-1（速率可選為2Mbps）格式，利用ONU上的2Mbps接口進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。目前大部分成熟的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，圖像壓縮基本上都是基于MPEG-1，H?261和H?263標(biāo)準(zhǔn)（包括數(shù)字化遠(yuǎn)程會(huì)議電視），采用E1信道（2Mbps）傳輸一路實(shí)時(shí)視頻和雙向音頻信號(hào)，控制信號(hào)通過V.24接口傳輸。

    這種圖像壓縮編碼技術(shù)明兩大缺點(diǎn)，一是信號(hào)帶寬較窄，圖像邊緣輪廓模糊；二是在壓縮比較高時(shí)，會(huì)引起圖像分塊邊緣不連續(xù)，從而導(dǎo)?quot;馬賽克"現(xiàn)象。因此人們又開發(fā)出新一代圖像編碼技術(shù)-小波變換圖像編碼，它是一種不受帶寬限制的圖像編碼方法，可以在極高的壓縮比下清楚地觀察圖像局部細(xì)節(jié)，圖像質(zhì)量比MPEG-1有很大提高。當(dāng)然，要進(jìn)一步提高圖象質(zhì)量，還可以采用MPEG-2數(shù)據(jù)格式，傳輸速率在8Mbps時(shí)，圖象質(zhì)量已經(jīng)接近模擬視頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn),只是帶寬犧牲較大。

    隨著通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子設(shè)備包括傳輸產(chǎn)品、交換產(chǎn)品及用戶終端產(chǎn)品的更新?lián)Q代也日新月異，高速公路機(jī)電工程日益呈現(xiàn)出數(shù)字化、智能化、集成化的特點(diǎn)，我們只有不斷地學(xué)習(xí)、交流，汲取他山之長，才能將機(jī)電工程建設(shè)成為先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的系統(tǒng)。