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高速路解决方案

第一章 需求分析

  1、概述

  1.1 高速公路交通工程机电系统的构成

    高速公路交通工程机电系统由收费系统、监控系统和通信系统构成。

    收费系统对道路的使用者按既定的费率征收通行费,以回收道路建设投资。

    监控系统对道路交通状况进行监视、检测和控制,保证车辆运行畅通、减少交通事故、降低事故的危害性。

    通信系统为收费和监控系统提供信息传输的通道。

  1.2 管理层次

    就整个高速公路交通工程机电系统而言,可分为以下几个管理层次。

    1)收费站、通信站;

    2)管理分中心(含收费分中心、监控分中心、通信分中心);

    3)管理中心(含收费中心、监控中心、通信中心);

    4)管理总中心(含收费总中心、监控总中心、通信总中心)。

    就具体的高速公路机电系统而言,视系统的大小可采用两级、三级或四级管理层次。一般来说,里程短、收费站数量少的高速公路采用收费站(通信站)和管理中心两级管理;里程较长、收费站数量多的高速公路采用收费站(通信站)、管理分中心和管理中心三级管理;而涉及两条及两条以上高速公路的采用四级管理。

  1.3系统界面划分

    收费、监控和通信系统互相作用、互相牵连,在高速公路机电系统建设中,为明确责任,规范管理(尤其对于不同系统由不同承包商承建的情况),各系统间必须有明确的界面划分。

    不同的高速公路机电系统的界面划分可能大同小异,通常按以下方式进行。

 1.3.1收费系统与通信系统界面划分

    1) 在收费站内,收费系统与通信系统的视频图像传输界面在光配线架处,光配线架由通信系统负责;数据传输界面在以太网交换机处,以太网交换机由收费系统负责。

2) 对于管理分中心、中心和总中心,通信系统与收费系统的数字传输界面在路由器处,路由器由收费系统负责;视频传输的界面在光配线架处,光配线架由通信系统负责。

1.3.2监控系统与通信系统界面划分

    1) 通信系统为监控系统外场设备提供图像、数据及语音信息传输用的主干线电缆,对于监控外场设备,监控系统与通信系统的界面在MODEM处,MODEM设备属监控系统。

    2) 对于监控分中心与外场设备的通信,监控系统与通信系统的数字传输界面在MODEM处,MODEM属监控系统;对监控分中心、中心和总中心之间的数据传输,监控系统与通信系统的界面在以太网交换机处,以太网交换机由监控系统负责,图像传输界面在光配线架处,光配线架由通信系统负责。

    3) 对于紧急电话系统,监控与通信系统的界面为紧急电话控制台与监控分中心以太网交换机的连接线处,紧急电话控制台属通信系统,以太网交换机属监控系统。

 1.3.3监控系统与收费系统界面划分

    监控系统与收费系统的连接主要是监控分中心与收费分中心的连接,收费分中心计算机为监控分中心提供接口,以便将收费车道的分车型交通流等数据传输至监控分中心计算机系统。两系统的界面在收费分中心以太网交换机与监控分中心以太网交换机的连接线处,传输电缆由监控系统负责。

1.3.4机电工程系统与土建、房建、供电专业界面划分

    土建专业负责横穿过路钢管、路肩手孔等。

    房建专业提供预留壁槽、电缆爬架、预留管箱、机房电源和接地母线端子等。

供电专业提供三个系统所用的交流电源,与通信系统的分界面在通信机房的交流配电盘的外线端子;与收费、监控系统的分界面在每个机房内,供电专业将线路引入机房,由收费、监控系统提供专用的配电盘并安装;另外供电专业与监控系统外场设备供电的界面设在各变电站的交流配电屏上,供电专业为监控外场设备供电预留用电负荷和空气开关。

 2、收费系统

 2.1概述

 2.1.1收费制式及方式

    目前高速公路收费一般采用封闭收费制式,即:进入公路网行驶的车辆,在入口领取记录有其行驶特征信息的通行券,出口交回通行券并按其行驶里程及车型交纳通行费。为准确收费,防止通行券流失,在进出高速公路的所有主线和匝道处都设有收费站,对有闭合环路且高接高立交为互通式的高速公路网,为了准确收费,应设置标车辆行驶路径识站。

    国内高速公路大都采用半自动收费方式,即收费员人工判别车型、发通行券、收通行券、收费,计算机对收费信息进行校验和管理,闭路电视系统监视。随着智能运输技术的发展,我国某些高速公路的部分收费车道采用了全自动的电子收费方式,某些城市道路和桥梁收费也已采用了电子收费。但由于电子收费系统建设费用高,通行费支付、闯关车辆追踪困难,  目前世界上仅有一条高速公路全路采用电子收费。

 2.1.2通行券

作为高速公路收费通行券的信息记录载体有纸质通行券(打印票、条形码)、磁性通行券(磁票、磁卡)和IC卡等。

纸质通行券由于设备廉价,有相当一部分高速公路在使用。纸质通行券的最大缺点是容易伪造。

目前有京津塘、环胶州湾和广州北环高速公路等使磁性通行券。磁性通行券读写设备复杂,价格和运行费用高,维护量大,磁卡记录没有安全保障,磁卡本身易受电磁等影响。

IC卡可重复性使用,具有较强的保密能力,处理效率高,设备价格较低,使用成本低,维护量小。而IC卡家族中的非接触IC卡处理时间短的特点使得国内的许多封闭式收费高速公路采用非接触工C卡作为通行券。具体说采非接触IC卡具有以下优势:

 1)安全性高

非接触IC卡从多方面实施其安全保密策略,卡内有严密的访问控制策略,可以控制卡内不同区域的存取特性,其安全性比磁卡高得多。

2)可靠性高,寿命长

IC卡防磁、防一定强度的静电,抗干扰能力强。一般至少可重复读写十万次以上,可以节省大量的运营成本。 IC卡的读写器具比磁卡的读写器具简单可靠,造价便宜,容易推广,维护方便。

3)数据交换时间短,存储量大

采用非接触式射频技术进行数据交换缩短了卡片操作时间,提高了收费车道的通行能力;非接触IC卡存储容量高达1024字节,可满足多种应用。

2.1.3付款方式

目前高速公路收缴通行费的付款方式以现金为主,随着交通量的增加,以及金融系统的金卡工程逐渐普及,将储值卡作为通行券和付款手段是一种趋势(不停车收费是预付方式的一种),从而形成以现金和储值卡并行的通行费付款方式。

2.2收费总中心业务

收费总中心是收费系统的最高管理机构,其主要业务如下:

1) 接收、显示和存储下级管理单位(收费站、收费分中心和收费中心)上传的数据信息和图像信息;

    2) 对整个收费系统的运转情况进行监督稽查和统计,并定期生成报表;

    3) 下发系统运行的参数;

    4) 管理系统运行所需的各种票证;

    5) 对通行费进行拆帐和清算,通过银行划拨资金。

    根据工作性质,收费总中心可分为三部分:

    1) 清算中心:负责全省的清帐结算、帐务分割;

    2) 发卡中心:负责IC卡发行、调配及日常管理;

    3) 业务管理中心:负责收费管理、收费稽查、票证调配等。

2.3 收费中心业务

    对于两级和三级管理层次的收费系统,收费中心均是整个系统的最高管理机构,由于不涉及通行费的拆分问题,收费中心要承担除了管理总中心的清算业务(即收费总中心第5)项)以外的所有业务。

    对于四级管理层次的收费系统,收费中心负责管理其管辖区域内即某路段管理处的收费业务,主要包括

    1) 接收收费总中心下发的清帐结果、系统运行参数;

    2) 接收、显示和存储下级管理单位(收费站、收费分中心)上传的数据信息和图像信息;

    3) 向收费总中心上传统计数据;

    4) 向下级管理单位(收费站、收费分中心)下发系统运行参数;

    5) 对其管辖范围内的收费系统运转情况进行监督稽查和统计,并定期生成报表;

6) 管理收费系统运行所需的各种票证、通行券。

 2.4收费分中心业务

    收费分中心是处于收费中心和收费站之间的一层管理机构,其业务与收费中心

    相类似,只是管辖的范围较小,其主要业务为:

    1)接收收费中心下发的清帐结果、系统运行参数;

    2)接收、显示和存储收费站上传的数据信息和图像信息;

    3)向收费中心上传统计数据;

    4)向收费站下发系统运行参数;

    5)对其管辖范围内的收费系统运转情况进行监督稽查和统计,并定期生成报表;

    6)管理所属收费系统运行所需的各种票证、通行券。

2.5收费站业务

2.5.1原始收费数据采集和统计

    1)收费站实时搜集每一辆车的收费数据,并储存到数据库中

    2)对原始收费数据进行统计并形成以下报表:

收费员班次报表

收费员对帐表

通行费收入统计报表

交通流统计报表

通行券统计平衡报表

欠收款、特殊处理、设备状况等报表

2.5.2收费监视

收费站通过计算机系统和闭路电视系统对以下情况进行实时监视:

    1)车辆通过车道的图像信息;

    2)收费员收费操作行为和安全状况的图像信息;

    3)广场交通流图像信息;

    4)收费站运营管理的图像信息。

2.5.3收费员班次管理

    收费班次是指收费员从开始进入收费亭进行业务操作到结束的一段连续时间班次管理主要有以下内容:

    1) 统计、核查每个收费员在收费班次中应收金额、实收金额

    2) 统计、核查每个收费员在收费班次中应收通行券、实收通行券

    3) 产生收费员对帐表和班次结算表

2.5.4数据上传下达

    1) 收费站分别向收费分中心和收费总中心上传每辆车的收费数据。

    2) 收费站向收费分中心上传图像监视信息。

    3) 向各车道下发时钟、费率、黑名单等信息。

    4) 接收总中心、分中心下发的时钟、费率、黑名单等信息。

    5) 接收各收费车道上传的车辆收费数字信息和图像监视信息。

 2.5.5票证、通行券的管理

    详见2.8

 2.6车道收费流程

    本节所描述的车道收费流程适用于封闭收费制式的半自动收费情况。

2.6.1入口车道收费流程

1) 车辆驶入收费车道。

    2) 车辆通过收费车道第一个车辆检测器,启动车道控制器抓拍一帧图像,并将其数字化。

    3) 判断车辆类型:一般车辆、公务车辆、免费车辆、紧急车辆。

    4) 若是一般车辆:

     (1)收费员对车型进行分类后,通过键盘输入车道控制器。

     (2)若使用非储值通行券,收费员将存有入口车道收费站代码、收费员代码、车型分类、时间等有关数据的通行券(如:IC卡)发给驾驶员;

    若使用储值通行券,首先核查该储值通行券是否已被登录在黑名单上;是则收费员采取特殊措施(没收该通行券并通知收费站管理人员前来处理);不是,则进行正常的读写操作,余款不足的应通知驾驶员,然后将通行券还给使用者。

    (3) 转8).

   5) 若是公务车

    (1)收费员收取公务车通行券

    (2)读出通行券有关数据

    (3)判断通行券上所记录的车辆信息(车牌号、车型等)与来车的实际情况相符则与否

    (4)情况相符,收费员可确认来车为公务车,转8);

    不相符,按一般车辆收费,转4)。

   6) 若是免费车辆(军车和警车等国家规定的免费车辆)

    不进行发通行券等操作,直接予以放行,转8)。

   7) 若是紧急车辆(需进入高速公路执行紧急事务的车辆,如工程抢险车、救护车、消防车等)

    不进行发通行券等操作,直接予以放行,转8)。

   8) 收费员确认操作。

   9) 车道通行灯由当前的红灯转为绿灯。

   10)自动栏杆抬起。

   11)车辆通过车道上第二个环行线圈检测器。

   12)车道通行灯的绿灯灭,红灯亮。

   13)本次收费操作的所有原始数据上传至收费站。

2.6.2出口收费流程

   1)车辆驶入收费车道。

   2)车辆通过收费车道第一个车辆检测器,启动车道控制器抓拍一帧图像,并将其数字化。

   3)判断车辆类型:一般车辆、公务车辆、免费车辆、紧急车辆

   4)若是一般车辆:

    (1)收费员对车型进行分类后,通过键盘输入车道控制器。

    (2)收费员收取驾驶员的储值卡通行券,读取数据。

    (3)判断入口、出口车型分类是否一致。

    (4)若一致,则车道控制器根据由通行券的数据自动计算通行费。

    若不一致,以出口收费员的判断为准,车道控制器以出口车道确定的车型结合由工C卡读取的其它数据计算车辆通行费。

    (5) 向收费员显示费额,同时在费额显示器上向驾驶员显示应付金额、车型,转(6);对于储值卡还应显示卡上剩余金额,转(7)。

    (6)收费员收款。

    (7)发放收费票据(及储值卡)。

    (8)收费员确认付款,转6)。

   5) 若是公务车辆、免费车辆、紧急车辆

    收费员确认不用收费,直接予以放行,转6)。

   6) 车道通行灯由当前的红灯转为绿灯。

   7) 自动栏杆抬起。

   8) 车辆通过车道上第二个环行线圈检测器,车道控制器计数车流量。

9) 自动栏杆悬臂落下,车道通行灯的绿灯灭,红灯亮。

   10)金额显示器的显示全部还原为0。

   11)车道控制器自动将本次收费操作的所有原始数据(包括差额信息)上传至收费站。

 2.7数据信息流程

2.7.1信息流程

收费系统信息流程如下图所示。

2.7.2信息分类

按信息传输的时间要求可将信息分为实时传输数据和定时传输数据。

  1) 实时传输数据

车道发生的收费交易数据实时上传收费站计算机;

收费车道的数字化帧图象传站计算机;

收费站接收到收费交易数据实时上传总中心计算机;

班次结束后班次统计数据实时上传收费站;

车道的设备故障信息实时上传收费站计算机;

收费车道、收费亭、收费广场、收费监控室的视频图像实时上传收费站CCTV监控系统;

上述视频图像可被上级系统切换监视;

收费总中心产生的系统运行参数实时下传各级计算机,直至收费车道。系统运行参数包括:系统时钟、费率表、人员名单、IC卡黑名单等。

  2) 定时传输数据

收费站、收费分中心定时向上传收费交易数据;

收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传特殊处理的数字化帧图像数据;

收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传收费班次统计数据;

收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传收费员对帐数据;

收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传辖区内的小时、日、周、旬、月、年交通量统计数据;

收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传辖区内的小时、日、周、旬、月、年收入统计数据;

收费站、收费分中心、收费中心定时向上一级上传辖区内的小时、日、周、旬、月、年IC卡流通统计数据;

收费总中心定时下传清帐结果数据。

2.8通行券与票证的发行、配给和管理

    在这里以使用最普遍的IC卡为例,说明其发行、配给和管理。收费系统IC卡有通行卡、公务卡、身份卡和管理卡。

2.8.1卡的发行

    IC卡的发行包括从采购、接收、主密钥创建和密钥卡生成、应用卡初始化等基本环节。

    IC购买后,所接收IC卡的序列号等标志应由计算机IC卡数据库管理程序进行管理。

    lC卡发行前应确定系统主密钥,由发卡系统创建系统全部密钥卡和IC卡访问密钥。系统主密钥创建后存放在专用密钥箱中,该密钥箱由总中心负责人保管。系统密钥卡分为发行卡密钥卡、应用密钥卡和测试密钥卡三种。系统密钥卡创建须由发卡中心发卡负责人或授权的操作人员完成,所创建密钥卡种类及数量须全部登记归档。所创建的系统密钥卡由发卡中心发卡负责人进行保管。

    IC卡数据格式文件由业主会同IC卡设备提供商和系统集成商共同确定。IC卡数据格式配置文件创建后,应列入高级安全文件,并在系统内配置操作权限。

    lC卡初始化的类型为:应用卡(通行卡、人员身份卡)和系统用卡(测试卡),IC卡初始化流程如下。

    1)递交IC卡初始化申请表;

    2)收费中心批准申请;

    3)发给申请人发卡密钥卡;

    4)卡片始初化,登记卡片数量、类型及卡号;

    5)交回发卡密钥卡,已初始化的卡片交专人管理。

    损坏的1C卡经收费站确认后,将损坏说明及原卡,经收费分中心负责人签批后按月上交收费中心,由收费中心统一核销。

2.8.2通行卡

2.8.2.1通行卡数量

    为保证系统正常运转,应确定好通行卡的以下参数。由于交通量随时间而变化,通行卡总额及初始分配额应每半年~1年调整一次。

    1) 全路通行卡总量:为保证各收费站正常运转,收费站的通行卡应有一定的冗余,同时要应避免购置过多储备卡造成太大的浪费。

    2) 通行卡的初始分配包括收费总中心、中心和分中心的备用卡数量、收费站通行卡数量、每班次各入口车道通行卡数量的初始分配。

2.8.2.2通行卡的监测与调配

    1) 收费总中心、中心和分中心通过收费数据对通行卡的流向,流量及分布状况进行监测,各收费站监测通行卡的发放和回收情况。

    2) 通行卡按收费总中心、中心、分中心和收费站分级调配。

    3) 当收费站通行卡数量下降至初始分配量的一定比例(如:60%)时,向所在的收费分中心申请配卡。收费分中心先在所辖范围内的收费站间进行调配,调配卡可以是收费分中心的备用卡,也可以是其所属收费站中,现有通行卡超过初始分配额以上的部分。若收费分中心调配发生困难,则向收费中心申请调配。

    4) 若收费中心调配发生困难,则向收费总中心申请调配。

    5) 通行卡使用到一定时限由发卡中心统一淘汰更换。

2.8.2.3公务卡

    1) 公务卡的发放由发卡中心负责,每张公务卡必须进行登记。

    2) 公务卡应规定有效期,有效期满后。用户到发卡中心重新确认,使卡继续有效。

2.8.2.4身份卡

    1) 身份卡由收费中心统一发放,其发放对象为IC卡管理人员,发卡人员和收费员,上述人员凭身份卡进入相应的系统进行操作。

    2) 所有身份卡应进行登记。

    3) 身份卡遗失后必须立即报告主管单位,以便主管单位迅速采取措施,防止他冒用身份卡,以保证系统正常运行。

    4)身份卡应规定有效期,有效期满后。用户到发卡中心重新确认,使卡继续有效。

2.9通行费清算

    两条及以上高速公路联网收费时,需要进行通行费清算。高速公路收费清算模式借鉴银行轧差清算、帐务分割的处理模式。

 2.9.1帐户设置

    1) 清算中心在指定银行开设一集中清算帐户,用于存放各路公司清算备付金及核算各路公司备付金的上划与下调。

    2) 各路公司在清算中心开设清算备付金帐户,用于路公司收费资金的日常清算。

    3) 各路公司在清算中心放置备付金。

    4) 各收费站在收费总中心(清算中心)指定的银行开设存款帐户,用于存放收费金额。

    5) 发卡单位在收费总中心(清算中心)指定的银行开设存款帐户,用于存放储值卡发卡所得资金,并负责统计清算收费中使用储值卡的情况。

2.9.2清算模式

    1) 每辆车的收费交易数据由收费站实时上传收费总中心。

    2) 清算中心根据车辆的入出口地址,路径标识,对收费金额进行拆分。

    3) 清算系统在规定时间(轧帐时间),如凌晨交通量最低的时段,进行日终结算处理。

    4) 清算中心通知银行实行资金划拨。

    5) 对帐务处理系统中帐务之间的平衡关系进行检查。

6) 形成当日清算处理结果文件以及相关收费数据,发送给各收费中心。

2.10系统性能要求

    高速公路收费系统对系统建设性能方面有以下要求。

   1) 完善性

    收费体系和收费业务计算机管理、图象监视系统应尽可能减少通行费漏收和作弊行为。

   2) 建设规模适度

符合高速公路道路、交通流特性,与道路其它系统协调一致,与运营管理体制协调一致。

   3) 兼顾收费系统的开放性和安全保密性

    保护投资者利益,做好与金融、电信等相关行业的衔接。

   4) 可靠性

    收费系统具备高可靠性、容错能力和后备功能。在上级机构故障或与其通信中断后或局部故障时,收费站和收费车道仍能完成收费业务;

   5) 技术先进

    采用成熟的设备和技术,并具有一定的技术先进性和可扩充性。

3、监控系统

3.1监控系统目标

    高速公路交通状况受交通时空分布特性、气候、道路设计、地形等的影响。一般来说,高速公路监控系统需要解决的主要问题有三个方面:气候异常、事故和车辆故障、交通拥挤和阻塞。

    监控系统由中央监控室和外场设施组成。高速公路监控的主要目标如下:

    1) 准确统计道路交通数据;

    2) 有效监视道路的交通、气候情况,及时掌握道路运营状况;

3) 及时发现和处理交通事故,减少交通事故,降低事故的严重性;

4) 减少偶发事件、交通事故及恶劣气候对道路交通的影响;

    5) 当交通量达到饱和时,对交通流进行引导和控制,  以提高道路网通行能力。

   

  3.2中央监控系统

监控总中心、监控中心和监控分中心构成了中央监控系统。

3.2.1监控分中心

    监控分中心的主要业务如下。

    1) 通过通信系统汇集、显示各种外场设施传送来的各种(交通量、气象、事故及控制等)数据。

    2) 监视高速公路的视频监视图像。

    3) 接听紧急电话。

    4) 将上述数据、图像等信息上传监控中心。

    5) 根据各类信息判断交通现况,预测发展趋势,制定控制方案。

    6) 对各外场设施进行控制。

    7) 数据统计、查询、存储、备份,图像存储,制作、打印各类报表。

    8) 对控制方案做出可信服的评价,提供方案改进的依据。

9) 执行监控中心下达的指令。

3.2.2监控中心

    监控中心主要业务如下。

    1) 执行监控总中心下达的指令。

    2) 通过通信系统汇集并显示各监控分中心传送来的各种数据并上传监控总中心。

    3) 切换监视管辖路段的视频监视图像。

    4) 根据各监控分中心提供的各类信息制定控制方案。

    5) 对各监控分中心进行协调控制。

6) 收回或返还监控分中心对外场设备的控制权。

7) 完成工作数据的备份、统计,制作、打印各类报表。

    8) 定期对控制方案做评价,改进方案。

3.1.3监控总中心

    监控总中心主要业务如下。

    1) 通过通信系统汇集并显示各监控中心传送来的各种数据。

    2) 切换监视高速公路的视频监视图像。

    3) 根据各监控中心提供的各类信息制定控制方案。

    4) 对各监控中心进行协调控制。

    5) 下达调度指挥命令。

    6) 发布信息。

    7) 完成工作数据的备份、统计,制作、打印各类报表。

    8) 定期对控制方案做评价,改进方案。

 3.3外场监控系统

    高速公路监控系统外场设施可分为两类。

    1) 信息搜集设施,如车辆检测器、气象检测器、紧急电话、巡逻车、摄像机等,这类设施的主要任务是采集交通、气象和事故信息。

    2) 信息发布设施,如可变情报板、可变限速标志等,这类设施根据中央监控系统的指令进行信息的发布。

    交通控制有人工和自动两种控制方式,人工控制权优先于自动控制权,监控中心的控制权优先于监控分中心。

 3.4系统运行流程

监控系统信息流程如下图所示

3.5系统性能要求

l) 监控系统应及时收集道路运营、车辆运行、气象等信息;

2) 系统能对高速公路应能实现全程、实时、不间断的监控;

3) 系统应具有自我诊断功能;

4) 系统设备应具有一定的冗余设置,以确保系统的可靠、安全。

4、通信系统

    通信系统为高速公路全线运营管理及监控、收费系统的数据传输、视频信息传输、和话音信息传输提供不间断的通信条件。

4.1数据通信需求

    按数据的作用及所属系统,可将需通信系统传输的数据分为收费数据和监控数据。

    按数据发送和接收者的管理层次,可将需通信系统传输的数据分为以下几类。

l  收费站——管理分中心

l  收费站——管理总中心

l  监控外场设施——管理分中心

l  管理分中心——管理中心

l  管理中心——管理总中心

    按数据传输的频率,可将需通信系统传输的数据分为经常性和非经常性传输数据。经常性传输数据分为以下三类。

    1) 收费站向管理总中心传输的出入口收费车道搜集的每辆车的收费信息;

    2) 监控外场设备向监控分中心传输的交通、气候及设备状况信息,监控分中心给外场设备发出的指令和控制信息;

    3) 管理分中心、管理中心与管理总中心之间为保证数据完整性和实现其它功能而相互传输的大批量数据;

    非经常性传输的数据分为二部分:

    1) 收费系统从总中心、中心、分中心、收费站逐级下传的系统运行参数(时钟、费率表、人员名单、黑名单等);

    2) 通信系统内部需传输的系统参数,包括时间同步信息等。

4.2话音通信需求

高速公路话音通信主要有两个部分。

    1) 高速公路各管理机构,从管理总中心、中心、分中心到收费站的业务电话通信需求。业务电话的使用方式应同普通电话相同或类似,话音清晰可辨,没有明显延迟。

    2) 高速公路沿线紧急电话通信需求。

4.3视频图像传输需求

    经通信系统传输的图像应清晰、平滑,不能存在明显的延迟、拖动和抖动。多个终端点看同一路监控图像时,不会相互干扰。

    需通信系统提供视频图像传输通路的主要有以下几部分o

  1) 收费系统

    (1) 收费分中心切换监视所辖收费站的广场、车道、收费亭和收费站的视频监视图像。

    (2) 收费中心切换监视所辖收费分中心的视频监视图像及收费站的广场、车道、收费亭和收费站的视频监视图像。

    (3) 收费总中心切换监视收费分中心、中心的视频监视图像及收费站的广场、车道、收费亭和收费站的视频监视图像。

  2) 监控系统

    (1) 监控分中心监视在道路沿线布设的交通监控摄像机的图像。

    (2) 监控中心切换监视所辖各监控分中心的监视图像、道路交通监控摄像机图像。

    (3) 总中心切换监视各监控中心和分中心的监视图像、道路交通监控摄像机图像。

4.4多媒体业务传输需求

通信系统要考虑为今后的各种网络服务(会议电视、电子邮件、WWW等)提供传输通道。

4.5管理需求

    网络管理应包括以下内容。

   1) 全网的网络配置管理。

   2) 故障监控管理和处理。

   3) 网络性能监控。

   4) 记费管理和安全管理。

   5) 实时显示全网拓扑结构、电路的连接情况及网路的运行情况。

4.6系统性能要求

1)  可扩展性

    通信系统应为未来高速公路管理、监控数据量的激增留出余量。主要的骨干网络交换机应具有足够大的交换能力和端口密度,其交换能力、接口模块应具备灵活的扩展能力。

2)  稳定性

    车辆昼夜通行的高速公路要求其计费、监控、管理工作每天24小时不能间断,因此通信系统应具备全年度、全天候持续工作能力。骨干网络交换设备应工作稳定可靠,电源、模块具有冗余配置,一个器件的失效不会影响整机的正常工作。接口模块可以热拔插,能不断电完成故障器件的更换。

3)  备份

应考虑利用公用数据网(如ISDN、X.25、FR等)建立数据通信备份线路,利用无线通信平台(如800M集群通信)建立话音备份线路。

第二章 收费系统功能分析及方案设计

1、收费业务处理量分析

高峰小时出入收费车道的车辆数可以按下表计算。

入口车辆数/车道

出口车辆数/车道

360辆

150辆

收费站按收费车道数量可分为以下几类。

收费站分类

收费车道数量

第一类

1~6

第二类

7~14

第三类

15~24

第四类

24以上

若收费站的出入口车道数相同,按每辆车1K字节的业务数字信息数据量,30K字节数字化图像数据量计算,不同类型的收费站高峰小时数据量如下。

收费站分类

业务数据量

图像数据量

总计

第一类

360~1530

15300~91800

15660~93330

第二类

1890~3570

107100~214200

108990~217770

第三类

3930~6120

229500~367200

233430~373320

第四类

>6480

>382500

>388980

具体分析如下:

(1)一个收费分中心一般管理2~9个收费站,按一个收费站平均管理6条车道计算,收费分中心可分为以下几类。

收费分中心

收费站数量

业务数据量/高

图像数据量/高峰

总计

分类

 

峰小时

小时

 

第一类

1~4

1530~6120

45900~183600

47430~189720

第二类

5~9

7650~13770

229500~413400

899640~1542240

第三类

>13770

>413100

>426870

 

2、收费系统计算机硬件架构

根据如上收费业务处理量分析过程,通常高速公路交通工程收费系统的计算机管理系统结构分为五级:总中心计算机系统、中心计算机系统、分中心计算机系统、收费站计算机系统和车道控制机,它们构成总中心局域网、中心局域网、分中心局域网、收费站局域网四级局域网,其中收费站局域网由收费站计算机系统和车道控制机组成。各级计算机网络之间通过通信系统实现数据传输。

2.1车道计算机系统

收费车道的计算机系统由车道控制机和车道集线器组成。车道控制器的主要功能是控制车道外围设备,收集原始数据,记录操作流程,与收费站计算机系统进行数据通信。

2.2收费站计算机硬件系统

    收费站计算机系统由服务器和工作站等组成,工作站根据需要可以有不同的配置,如上收费业务处理量分析及收费系统计算机硬件架构,一般来说配置及功能如下。

 2.21服务器

    运行后台程序和数据库等软件,主要功能为24小时接收、保存收费业务数据,向收费总中心和收费分中心上传收费业务数据和汇总数据,并响应对收费站数据库的查询处理。

    收费站服务器是原始收费数据最低层的处理和存储计算机,应有很高的可靠性与安全性。

    站服务器可采用运行0S/400操作系统的工BMAS/400或运行Windows NT操作系统的IBMNetFinity系列服务器,可增加RA工D磁盘系统、冗余电源等多种增加可靠性的配置或配置双机系统以进一步增加系统的可靠性。

2.2.2工作站

    收费站工作站主要有以下几类。

    业务管理工作站:主要用于业务查询统计和报表打印。

    财务管理工作站:主要用于通行费、通行卡和打印票据的管理。

    收费监视工作站:主要用于监视车道设备工作状况及收费操作过程。

    工作站可采用IBM台式PC,根据不同的功能需要配置不同尺寸及分辨率的显示器。

2.2.3其它

    收费站还应备有数据存储、数据备份设备,打印设备,以太网交换设备、IC卡读写器、工C卡管理设备等。

2.3收费分中心/中心计算机硬件系统

2.3.1服务器

    运行后台程序和数据库等软件,主要完成接收上级下发的各种标准和命令并执行和下传、接收并保存收费业务汇总数据、将收费业务汇总数据上传、响应来自下级管理机构的业务处理请求、响应对收费分中心/中心数据库的查询处等功能。

   收费分中心/中心服务器可采用运行OS/400操作系统的IBM AS/400或运行UNIX操作系统的IBM RS/6000系列小型机,可增加RAID磁盘系统、热插拔硬盘、冗余电源等多种增加可靠性的配置或配置双机系统以进一步增加系统的可靠性。

 2.3.2工作站

   工作站主要有以下几类。

   业务管理工作站:主要用于业务查询统计和报表打印。

   财务管理工作站:主要用于通行费的管理。

   票卡管理工作站:通行卡和打印票据。

   收费监视工作站:主要用于监视车道设备工作状况及收费操作过程。

   工作站可采用IBM台式Pc,根据不同的功能需要配置不同尺寸及分辨率的显示器。

 2.3.3其它

   收费分中心/中心还应备有数据存储、数据备份设备,打印设备,以太网交换设备、IC卡读写器、IC卡管理设备等。

  2.4收费总中心计算机硬件系统

    收费总中心计算机系统主要由主服务器、业务管理计算机、清分管理计算机、收费监视计算机、发卡计算机、图像处理计算机、网络打印服务器等设备构成。

 2.4.1主服务器

运行后台程序和数据库等软件,下发的各种标准和命令,接收并保存和保存收费站、收费中心上传的数据,响应来自下级管理机构的业务处理请求,进行网络管理。

    主服务器一天24小时管理整个收费系统的通行费清算、IC卡和其它收费业务,应有很高的数据处理能力、可靠性、稳定性和安全性。

    收费总中心服务器可采用运行0S/400操作系统的IBMAS/400或运行UNIX操作系统的IBMRS/6000系列小型机,并增加趾工D磁盘系统、热插拔硬盘、冗余电源等多种增加可靠性的配置,同时,为了保证一天24小时不间断运行,还应配置双机系统以进一步增加系统的可靠性。

 2.4.3工作站

    收费总中心工作站主要有:

    软件开发工作站

    收费监控工作站

    业务管理工作站

    财务管理工作站

    发卡工作站

    票据管理工作站

    清算工作站

    工作站可采用IBM台式PC,根据不同的功能需要配置不同尺寸及分辨率的显示器。

2.4.4其它

    收费总中心还应备有数据存储、数据备份设备,打印设备,以太网交换设备、IC卡读写器、IC卡管理设备等。

3、计算机软件系统

3.1软件性能需求

   (1)系统需要存储大量收费原始数据和统计数据,因此要求软件系统具有存储海量数据的能力。

(2)系统将来可能需要对大量历史数据进行OLAP或数据挖掘,因此要求软件系统具有日后建立数据仓库的能力(或基础)。

   (3)系统要24小时不停机工作,要求软件系统有较高的可靠性和可用性。

   (4)收费子系统是高速公路信息管理系统的主要部分,要求软件系统在事务处理方面具有较高的性能。另外,收费系统主要处理资金信息,并且与银行连网,要求软件系统较高的安全性。

3.2操作系统

    在管理总中心服务器IBM AS/400上采用的0S/400操作系统以及IBM RS/6000上采用的AIX操作系统均能保证系统的高性能、安全性、可靠性,有处理多用户、多任务的能力。

    在管理中心、分中心IBM  AS/400上采用的OS/400操作系统,在保证一定的性能、安全性、可靠性的前提下降低系统成本。

    收费站服务器如采用IBM AS/400小型机,可以时收费站系统具有更高的可靠性、安全性和更低的系统维护成本。

    其它工作站上采用的操作系统应在保证一定的可靠性和安全性。同时有易操作的特点。

 3.3数据库管理系统

    收费系统中,数据库处于所有关键业务的核心位置。数据库选型应遵循以下原则:

    (1)SQL标准

    (2)并发控制

    主要功能包括封锁粒度大小、封锁协议级别、死锁解决策略等。

    (3)开放性

    (4)可伸缩性和可移植性

(5)数据库恢复和数据完整性

 

 

第三章监控系统功能分析及方案设计

  1、监控中心

  1.1计算机系统

     监控中心计算机系统由三级计算机网络组成,即监控总中心、监控中心和监控分中心计算机局域网。

    每一级监控系统计算机局域网都由监控服务器、多媒体工作站、以太网交换机、打印机等组成。

   (1) 监控总中心

    监控总中心有监控服务器、备份服务器(含磁带库)、多媒体计算机等。

    监控总中心服务器负责对高速公路监控系统外场设备采集的历史数据和实时数据进行存储,对于重要的数据用磁带机备份,运行地理信息服务软件,同时该计算机上还安装有通信软件,负责接收从监控中心上传的数据。服务器可采用IBM NetFinity系列PC服务器,具体配置如下:

    CPU:    双CPU  450MHZ  可扩展

    内置硬盘:9GB

    内存:    lGB

    网卡:    2块10/100M以太网卡

    磁带机:  内置12/24GB  磁带机

    磁盘阵列:18GB x 7

    多媒体计算机通过地理服务软件调用数据库的信息,生成图形地理数据,并在多媒体计算机上显示,可采用IBM台式PC,具体配置如下:

    CPU:    PentiUmIII600

    内存:    64MB

硬盘:    10GB

显示器:    17"

    网卡:    10/100M快速自适应网卡

    声卡:    PCI2.1 64位

    显卡:    32MB显存

    (2) 监控中心

    监控中心的计算机系统包括服务器、多媒体计算机、闭路电视控制计算机等设备。计算机系统中的串行通信接口皆采用RS232C标准。

    监控中心服务器上安装通信软件,负责接收监控分中心和监控总中心传来的数据信息,并存储相关的交通信息、故障记录、人工干预控制方案和交通事件等信息,其上有地理信息数据库,运行地理服务软件,服务器可采用IBM Net Finity系列PC服务器,具体配置如下:

    CPU:    双CPU  450MHZ  可扩展

    内置硬盘:  18GB x 4

    内存:    1GB

    网卡:    2块10/100M以太网卡

    磁带机:    内置12/24GB  磁带机

    多媒体计算机通过服务软件调用地理信息数据库的地理信息,并生成可视化地理数据,在多媒体计算机上显示,多媒体计算机安装有监控管理软件,通过该软件可以控制管理所辖范围的道路交通状况,外场监控设备进行工作状态监视和控制,同时该计算机还用于查询、统计、打印所辖各分中心的交通数据的功能。

    闭路电视控制计算机与视频矩阵控制器连接,对外场摄像机进行控制,还可以根据需要将监视图像调到计算机内,实现对交通图像的重点监视、处理和存储的功能。

闭路电视控制计算机与多媒体计算机配置同监控总中心多媒体计算机。

(3) 监控分中心

    监控分中心计算机系统组成局域网,包括服务器、多媒体计算机、通信计算机、闭路电视控制计算机、紧急电话控制计算机。

    服务器记录所辖路段的各种数据,可采用IBM Net Finity系列服务器,具体配置如下:

    CPU:    双CPU PentiumlI

    内置硬盘:    72GB(18GB x 4)

    内存:    lGB

    网卡:    1块10/100Base-T以太网卡

    磁带机:    内置12/24GB 4mm磁带机

    三通道RAID卡:    l块

    多媒体计算机上安装有监控软件,用于从数据库中提取信息并进行处理,制定监控策略,监视设备运转状态,同时该计算机还能够模拟显示线路的地理状况。可采用IBM台式PC,具体配置如下:

    CPU:    Pentiumlll500

    内存:  64MB

    硬盘:  l0GB

    显示器:17"  1280*1024

    声卡:  PCI2.1  64位

    接口:    ATM网络接口或100M快速以太网接口

通信计算机装有通信软件,接收各种外场设备上传的数据,并将多媒体计算机传送的控制指令向发送给外场设备。闭路电视控制计算机对路段闭路电视系统的直接控制,显示图像、录像、设备状态和操作信息。紧急电话控制计算机对控制紧急电话柱、处理话务并录音等。同时还能够生成报警电话的统计报表。通信、闭路电视控制、紧急电话控制计算机,可采用IBM台式PC,具体配置如下:

CPU:    PentiUmIII500

    内存:  64MB

    硬盘:  6.4GB

    软驱:  1.4MB 3.5"

    显示器:15"  1280 x 1024

1.2闭路电视系统

    监控总中心、中心和分中心中央控制室的闭路电视系统由视频矩阵控制器、视频监视器、监视器台架和CCTV控制工作站组成。视频矩阵控制器、视频监视器通过综合通信网的光传输线路,获取外场闭路电视摄像机摄取得图像信息并显示在彩色显示器上。

    监控分中心一般每台监视器就对应显示一台摄象机的图像,监控中心和总中心对摄象机的图像进行切换显示。

    闭路电视系统产品主要有JVC、Panasonic等。

2、外场设备

2.1车辆检测器

    目前在高速公路上用于速度、流量的检测技术有许多种,主要有超声波检测、微波多谱勒检测、微波真实现场检测、视频检测、声学检测、磁强计检测、感应线圈检测等。其中感应线圈利用互感原理,测量车流量,纵向布置还可测量车速和轴距,线圈放大器已经标准化,技术成熟,易于掌握,计数非常准确。由于其性能价格比较高、安装简单、精度高,  目前在道路上使用最多的为环行线圈检测器。

    环形线圈车辆检测器系统由以下部分组成:微处理器系统(含主控制处理器及母板和专用软件等)、车辆检测器(含车辆检测板及母板)、电源模块、环形线圈(含引入线)、l0英寸机架、机柜等。车辆检测器设备要能每天24小时,每周7天不间断工作。

车辆检测器推荐采用英国PEEK sarasota IDS车辆检测器。

2.2气象检测器

    气象检测器可以检测气温、能见度、风速、风向、雨量、路面冰冻与积雪等参数。   

    气象检测器推荐采用芬兰的维萨拉(VAISALA)道路气象站DM31检测路面状况,并对冰冻和结冰现象给出报警,DM31WIND测量风速和风向,  PWDll天气现象传感器测量能见度、降水类型、降水强度和累计量、计算降雪累计量等。

2.3可变限速标志

    可变限速标志显示信息可通过中央监控室计算机控制或进行现场设置,当道路出现交通阻塞或天气恶劣时,用于显示限速信息,其显示的限速范围为10~ 110(Km/h)。可变限速标志应满足单点发光强度高、识认距离远、寿命长的性能要求。

    可变限速标志采系统由可变限速标志显示屏、可变限速标志控制系统和可变限速标志机箱、安装立柱及控制箱组成。

    可变限速标志推荐选用上海三思科技发展有限公司的产品。

2.4可变情报板

    可变情报板主要设置于立交前,可变情报板用于交通、气象状况恶劣时,向道路使用者发布诱导或警告信息,提醒司机注意行车安全或选择合理的行驶路线。可变情报板由中央监控室计算机控制器控制,外场设备部分包括:可变情报显示板、微处理器、控制机箱、电源、电气保护及防雷装置等。可变情报板可显示汉字、英文字母、阿拉伯字母、特殊符号及图形。

    可变情报板推荐选用上海三思科技发展有限公司的产品。

 2.5 CCTV外场设施

     CCTV外场设施包括摄象机、云台、防护罩防护罩(含雨刷、清洁器、吹风机、加热器、自动除霜装置等)、解码器等。监控分中心、中心和总中心可以通过摄像机对高速公路进行直接监视。摄象机一般离路面8-10米,主要对立交、特大桥和隧道等特殊路段进行视频监视。

    CCTV外场设施推荐采用日本JVC,日本Computar及美国VICON公司的系列产品。

 3、监控系统特点

以交通需求分析为基础,满足了监控系统最优的目标;

对交通负荷较大的路段及重要地点可进行重点监视和控制;

充分考虑了各交通枢纽的交通监视和控制;

系统具有良好的自我诊断功能;

系统设备具有一定的冗余设置,确保了系统的可靠、安全。

 

 

第四章通信系统功能分析及方案设计

    高速公路通信系统主要包括光纤数字传输系统、程控数字交换系统、紧急电话系统、数据图象传输系统、光电缆工程和通信电源系统,各子系统的解决方案如下。

 1、光纤传输系统

    光纤传输系统在不断地发展:由最初的PDH,发展到现在的SDH(同步数字序列)、WDM(波分多路复用)、DWDM(密集波分多路复用)以及全光网络。其中,SDH能自由选择路由,有统一的网络接口,可兼容PDH等现存的数字体系,高速公路一般采用SDH传输方式。

    光纤传输系统为高速公路沿线设施(如程控交换机、业务电话之间的话务通信,以及监控、收费系统的数据、图象等非话业务)提供传输通道。

    针对高速公路的实际情况,一般采用具有较高的性能价格比环形保护方式,以提高整个骨干网络的可靠性。网时钟同步采用主从方式,通过BITS系统来分配和确定输入SDH节点机的同步时钟信号。

    光纤传输系统的配置如下。

    (1) 通信总中心

    在通信总中心配置一套的SDH分插复用器ADM(如:STM-16),通过该ADM与骨干光纤传输系统连接。通信总中心ADM下联几个光纤接口,连接到总中心的ATM交换机等,同时下联多个2Mbps的接口,用于连接程控交换机等。

    STM-16等级同步分插复用器的技术指标如下:

复接容量:多个622Mb/s或多个155Mb/s

光接口:符合ITU—TG.957建议

2Mb/s电接口性能符合ITU—TG.703建议

STM-4等级终端复用器的技术指标为:

复接容量:几个155 Mb/s

光接口:符合ITU-TG.957建议

2Mb/s电接口性能符合ITU-TG.703建议

    光缆技术指标为:

光纤类型:符合ITU—TG.652建议

模场直径:9~10Um±IO%

包层直径:125um± 2%

同心偏差:<1um

模场不园度:<2%

 截止波长:1100~1280mm

总色散系数:<3.5ps/nm·Km

衰减常数:<0.4db/Km

衰减温度特性:<0.05db/Km(-30~℃~+50℃)

   (2) 通信中心

    通信中心配置SDH节点机,通过该节点机与光纤传输系统连接。节点机下联光纤接口,连接到中心的ATM交换机,并通过光纤连接到通信分中心的SDH节点机;通信中心的节点机上下联一个155Mbps的接口,用于连接OLT设备;节点机上下联多个2Mbps的接口,用于连接程控交换机等。

    STM-4等级终端复用器及光缆的技术指标同监控总中心。

  (3) 通信分中心及通信站

    通信分中心设置SDH分插复用设备,  通信站配备一套STM-1的ONU设备,提供电话连接和其它相应的数据接口,通过所属分中心的SDH分插复用设备接入高速公路的光纤传输系统。

    STM-4等级终端复用器及光缆的技术指标同监控总中心。STM-1等级光网络单元ONU设备的技术指标为:

复接容量:多个2Mb/s

光接口:符合ITU-TG.957建议

2Mb/s电接口性能符合ITU-TG.703建议

光纤传输系统的光收发器模块、Ethernet网络模块、RS-232数据接口模块、音频接口模块等设备可采用美国BOCOM公司的产品。

 2、程控数-T-交换系统

 2.1系统构成

    每个通信总中心、通信中心配置一台程控数字交换机,通信分中心配置远端交换模块(RSM),通信站不配置程控交换设备,而是通过通信站中的光纤接入设备ONU(光网络单元)提供的语音端口直接连接电话,ONU语音端口的数量根据通信站的规模和实际需要来选择。通信站的电话通过通信分中心的接入设备OLT和远端交换模块RSM实现与其它通信站、通信分中心、通信中心以及通信总中心的业务电话连接。

    数字程控交换机符合以下标准和性能指标

符合信息产业部电话交换设备总技术规范书(YDN065-1997)及其附件的要求

局间信令支持No.1、No.7信令,满足CCITT建议,符合ITU-T、ETSI、

《中国国内电话网No.7信号方式技术规范GF001—9001》;

单模块处理能力大于100KBHCA;

所带用户线>1000线,中继线>900线

    程控数字交换系统推荐采用瑞典ERICSSON的系列产品。

 2.2中继方式及接口等

    通信总中心、通信中心的程控数字交换机采用中继方式接入电信公用电话交换网,市话公网的连接根据电信部门的所能提供的方式,可以采用数字中继的方式,也可以采用模拟环路中继方式,提供市话、长话和国际长话业务。

    用户接口Zl符合ITu—TQ.517建议,数字接口符合ITu—T G.703、G.704、G.705、G.512建议。  

    通信总中心设置一套计费系统,通过计费软件来实现通信总中心与公网、总中心到各个中心、分中心所在地的公网电话计费。专网内部用户之间呼叫一律不计费,出局呼叫进入市话网则按当地电信部门规定方式进行收费。

 3、紧急电话系统

    紧急电话传输可分为有线传输和无线传输,有线传输有三种方式,即通过公共电话网进行连接,通过电缆以总线方式连接和通过光缆连接。目前高速公路常用通过电缆和光缆连接的方式。

    紧急电话系统由紧急电话主机、传输线路和路侧紧急电话组成。紧急电话主机设在分中心,能及时显示路侧紧急电话的呼叫信息,排队呼叫时按先到先处理原则进行,也可以将其中任意两个呼叫同时处理,可录音,可与公用业务电话网相连。使用者按下路侧紧急电话上的按钮后能自动向监控中心发出呼叫,并传达呼叫分机信息,与紧急电话控制台建立双工通话并能接受主机发出的各种呼叫检测指令。路侧紧急电话主副机一般采用太阳能供电,应具有良好的雷电防护性能和环境适应性能。

    紧急电话系统可采用法国CSSI公司的ARSEC。

 4、指令电话系统

    总中心、中心设置指令电话控制台,采用数字方式连接到程控数字交换机上,通过热线电话或会议电话的功能来实现指令电话的功能。总中心指令电可以对中心指令电话,中心的指令电话可以对分中心的指令电话,分中心指令电话可以对各收费站指令电话进行单呼、组呼、全呼。各同级分机可直接呼叫控制台,分机之间不允许呼叫。

指令电话不另外采用专门设备,而是利用现有数字程控交换机的热线电话和会议电话等功能来实现,需要在总中心、中心和分中心配备多功能数字话机作为指令电话控制台,收费站也设指令电话分机,构成指令电话系统。

 5、ATM传输系统

 5.1结构

ATM系统按通信系统的管理体制设计,一级网络为通信总中心到通信中心,二级网络为通信中心到通信分中心,三级网络为通信分中心到各通信站,属于接入部分。各级网络带宽可采用以下推荐值:

一级网络:  622Mbps0C-12cATM

二级网络:  155MbpsOC-3cATM

三级网络:  2Mbps广域网

 5.2通信总中心

    通信总中心配置两台ATM交换机,通信总中心通过SDH传输设备ADM与通信中心ATM交换机组成一级ATM骨干环。在通信总中心配置中高档的路由器, 用于与外界的连接,主要是与Internet和专业银行的连接,通信总中还配置一个快速以太网接口连接总中心的千兆位以太网交换机,并配置高速串行端口连接公网提供的数据接口。

核心ATM交换机技术指标如下:

符合ITU-G.957标准

622MbpsOc-12c/sTM-4csDH上联端口(SMF/MMF),接口支持冗余备份和负载分担

155MbpsOc-3c/sTM-1cuTP接口符合ITu-TG.703标准

控制端口符合RS-232(DB-9)标准

BITS时钟输入接口符合ITU-TG.811标准

支持PVC/SVC/SPVC,  CBR/VBR/ABR/UBR业务类型

快速重路由能力和快速自动备份能力

 基于Web的管理手段

Stratum3/4计时(精密时钟),外时钟BITS输入

  千兆位以太网交换机技术指标如下:

符合ITU-TG.957标准

OC-12c622Mbps的ATM上连端口

10/100MBASE-T自适应端口(符合IEEE 802.3)

支持第2、3、4层无阻塞交换

支持OSPF/RIP/RIPv2等多种路由协议

支持线速防火墙技术

支持自动路由选择管理

 系统控制模块/电源系统的冗余备份

支持基于Web的图形化管理

支持ATM论坛LANEl.0,ATM论坛MPOAl.0,LDAP,802.1d,多联Trunk功能,支持基于IP、端口、MAC地址的虚网划分,SNMPMIBII,RMONl/2

  路由器技术指标如下:

大于80KPPS的包交换能力

提供快速以太网接口(UTP接口)

标准的串形端口,支持速度为2Mbps,支持FR/X25/DDN等

支持RIP/RIP2/OSPF/BGP4等标准的路由协议

提供加密、访问控制等各种安全机制

5.3通信中心

通信中心配置ATM交换机,通信总中心通过SDH传输设备ADM与通信中心ATM交换机组成—级ATM骨干环,通信中心通过SDH传输设备ADM与通信分中心ATM交换机组成二级ATM骨干环。

 通信中心配置两台千兆位以入网交换机,交换机上的两个622M的高速端口连接到两台核心ATM交换机上,以太网交换机上配置10/100Mbps自适应端口,连接收费系统和监控系统的计算机和其它计算机。

核心ATM交换机及以太网交换机技术指标同通信总中心。

 5.4通信分中心及通信站

    通信分中心、通信站配置ATM交换机,在三级ATM数据传输系统中,能通信分中心的ATM交换机为中心,通过SDH光纤传输系统形成星形连接各个通信站的ATM接入设备。通信分中心的ATM交换机通过环形链路连接到通信中心的ATM交换机上。

    收费站的以太网交换机通过通信站的ATM接入设备经SDH光纤传输系统连接到通信分中心的ATM交换机上。监控系统外场设备数据通过一对Modem传输到通信站,Modem上的RS-232接口直接连接到ONU设备上提供的RS-232接口上,再通过光纤传输系统传输到通信中心的ADM光纤传输设备上,ADM上相应的RS—232按口连接到监控分中心的计算机系统上。

    ATM文换机技术指标如下:

提供至少4个插槽,背板带宽至少为2.5GB:

提供155MbpsOC-3C/STM—1C(SMF/MMF)、2M电接口;

支持prc/svc/spvc

支持CBR/VBR/ABR等业务类别;

支持SNMP、ILMI等管理协议

支持基于PVC的流量控制

ATM接入技术指标如下:

提供2Mbps 75/120Ω的E1接口

提供标准的以太网或快速以太网接口

可以封装ATM信元或Frame Relay的帧

遵循ATM论坛的UNI(用户网络接口)标准

支持软件下载和升级

支持SNMP、ILMI等管理协议

支持基于PVC的流量控制

6、图像传输系统

由于带宽限制,图像信号不能利用广域网接入设备通过传送数据的广域网线路传输,而是通过编码解码器连接到SDH设备上,通过SDH传输到监控分中心。

监控系统的图像传输:将经过编码的2Mbps数字图像信号通过ONU上提供的2Mbps数字链路传输到通信分中心的OLT设备上,再通过OLT设备上的2Mbps接口解码成模拟信号,在监控分中心的视频显示器上显示。

收费系统图像传输:模拟方式把设置在收费车道的图像监控信息传输到收费站的收费监控系统上,将图像编码后编通过通信站的ONU上的2Mbps数据链路传输到分中心的收费监控系统上。在收费分中心的监控室内,通过编码器编译成模拟信号在监视器上显示。

7、通信电源系统

为了保证通信系统不间断的信息畅通,要求通信设备处于连续运行状态,通信系统供电不间断供电。在市电供电时,由采用蓄电池与整流器并联浮充对通信设备供电;在市电停电时,由蓄电池级放电供电;蓄电池放电供电或自和电引起的容量损失,在浮充时全部补充。

在通信总中心、中心、分中心配置高频开关模块电源设备,向光传输设备、程控交换设备和交换机设备供电,同时配置蓄电池组,保证断电后维持4个小时的供电要求。

若光传输设备ONU本身未配置整流模块电源设备,则可在通信站配置高频开关模块电源设备及蓄电池组,向光接入设备供电,保证断电后维持个小时的供电要求。

通信电源的技术指标和性能如下:

系统可以从一定范围,如30A~90A内直接线性叠加扩容

开关整流器可进行性能管理,提供通讯接口,实现远程监控

自动的蓄电池管理,提高电池寿命

系统采用了完善的防雷保护措施,确保全天候工作

系统具有自主均流功能,满配置情况下负载不均衡度≦±5%

适用于140V~280V AC的电网相电压,单、三相供电兼容

整流模块均流不平衡度≦±3%额定电流值

负载调整率不超过直流输出电压整定值的±5%

电网调整率不超过直流输出电压整定值的±0.1%

动态响应负载效应恢复时间不大于200ūS

杂音电压电话衡重杂音电压≦2Mv(300HZ~340HZ)

直流通信电源可采用深圳华为公司的系列产品。

8、网络管理系统

通信总中心是高速公路通信系统的管理中心,担负着所有通信系统的网络管理功能。在通信总中心设置一个网管中心,对SDH传输系统、ATM数据传输系统、程控交换系统进行全面集中的管理和系统维护。

网络管理主要包括以下内容:

8.1配置管理

网络资源配置:对初始安装的支持,主要包括软件、硬件资源工作参数的设定和校核等;网络节点部件配置;网络接入速率以及中继线带宽的配置(增、减和变动);网络节点访问口令的设置和更改等。

网络业务配置:网管中心或终端可以通过人/机端口,根据不同业务特性要求,配置通路,建立点到点的永久虚电路(PVC),可配置和修改要求业务的级别、峰值信元速率、信元传送时延、信元时延变化容限等参数;对必要的故障,拥塞监测门限进行设置和改变;可为用户配置虚拟专用网(VPN)。

8.2数据搜集、存储和统计

记录网络用户信息和网络资源信息,实时连续地收集、存储网络运行的相关的性能数据,并同时作阶段性的统计工作。定期形成报告,同时进行网络分析,为网络规划提供依据。

8.3网络性能管理

运行状况显示:用图形显示网络拓扑结构并监视全网的拓扑信息,同时应能显示网路节点,中继线配置和利用情况。监视网络拥塞、设备失效的情况,用图形方式显示网络情况发生的级别,指标劣化到一定程度时发出告警,并在需要时发出命令到各节点,进行网络控制。

故障管理:故障管理包括激活检测、故障定位、告警监视和校正非正常操作的功能。对网络节点、中继线的异常情况进行告警,同时显示并记录告警内容,故障排除后,提示告警清除并形成统计报告。保存一定阶段的告警报告即告警历史记录,以便对告警报告进行检索并做详细分析;同时可人为删除告警报告。

网络维护测试:包括环回、诊断、分析等,提供故障通知、故障定位、专家诊断等功能。

安全管理:安全管理包括用户认证,多级别的访问权限控制,防止绕过鉴权,记录所有的登录,网络配置、运行、故障、计费、访问等数据信息的保护和备份。

8.4网络费用管理

生成使用率的记帐报表,生成详细的逐个呼叫输出(包括服务质量参数)统计报表。

以上所述网络管理功能,均可通过IBM Tivoli系列网络及系统管理软件实现。

9、通信系统特点

采用标准化的技术产品,保证了不同厂商产品的设备互操作性,实现统一网管;

考虑今后新技术的发展,规模的扩展和结构的变化,具备了升级换代的能力,保护现有投资;

为网络提供完善的安全方案切实保护了网络系统的正常运行,防止非法侵入;

考虑了冗余线路与单点故障问题,选用了可靠性、高冗错能力强的设备;

网络的物理结构,逻辑结构和地址空间的层次化,主干网、服务接入网层次清晰;

网络平台开放性强,网络部分提供用户多种访问方式。

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