现代公路建设越来越完善，特别是监控视频方面的建设，将电路作为核心SHD技术一直被推崇利用，但是随着业务不断扩大，技术上很难满足业务方面的需求，需要不断的精进技术。本文分析SHD技术上的不足，并探讨PON技术与PTN技术在高速公路通信网络中的特点以及如何展开运用。
高速公路机电工程问题分析
（一）地区发展失衡
在当前的环境下，电子通信行业的高端企业或单位，通常都集中在发达一线城市这样的经济实力较强的城市当中，而在二三线城市中，电子通信工程的实施怎会受到多方面的阻碍。由于电子通信领域更多地集中于一线城市，因此资金及技术的倾斜也集中在一线城市，而我国的中心部地区在这一领域的研究则较落后。
（二）创新能力不足
任何一个行业，都必须具备足够的创新能力才能促进该行业的发展，电子通信领域同样如此，而且更依赖创新思维。虽然我国的制造能力已经取得了长足进步，但在技术、设计等方面却没有任何优势，基本上主要采用模仿国外的方式，很难有创新的思想融入进去，因此在技术上非常容易受到国外的控制。
（三）市场竞争激烈
这一点和创新能力不足有一定关系。由于我国没有掌握核心技术，因此在市场竞争中经常处于弱势地位。此外，由于缺乏必要的资金，在技术研发方面，我国的电子通信技术也处于不利地位，很难跟得上市场需求，因此几乎无法有效抢占先机。这些问题限制了我国电子通信行业的发展，使得很多企业在激烈的市场竞争中倒下。
高速公路通信系统技术分析
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PON技术方面
PON意指无源光网络，主要是由无源器件组成，不包含有其他的电子材料、电子电源而形成的ODN。其最突出的优势即是可单纯使用交换和室内的设备相互连接即可对信号进行处理，不需要价格过高的有源设备即可达到目的。
虽然在传输距离上比不得有源光纤的接入系统，而且覆盖面较小，但其成本低、管理方面有优势。同时，PON上下开展的信号传输方式不一样，下行信号的传输主要是通过OLT以广播的形式传送到客户群中，而上行信号的以TDMA支持数据间的回转。
现阶段PON技术分别有GPON和EPON两种技术，后者花费相对前者少，并且是作为主要技术。
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PTN技术方面
分组传送网（PTN）属于光传送网络形式以及具体技术。与业务的IP和底层的传输媒介之间做好一个层面，主要为了分组业务和统计传递的要求而设定的，以分组业务的形式，向外提供多业务服务，有效降低使用成本，同时继承光传输的优势，比如较高的可靠性、可用性，还有运行高效的宽带管理方式，有效提升安全性。
同时，还有另外一个优势，即可以支持多种分组交换业务的连接点，适用于各类型的颗粒业务以及端与端间的组网功能，为用户提供更具有优势的IP业务传输通道。
详细分析即是：点与点通道切换在可以在50毫秒内实现，并对传输业务实行保护和恢复；同时发挥SDH技术，完善操作、管理以及维护方面实现点点连接较为完善的OAM，以此确保在切换处于保护状态下中；实现IP可与多种形式相互连接，将核心业务扩展。
高速公路将来的智能化调度和视频监控等高数据速率业务将成为主要服务内容，并且还将拓展针对旅客的服务。信息安全是将来专用通信系统技术的关键技术之一，如果安全问题能够被有效解决，那么高速公路移动通信系统将能够实现面向普通旅客的服务。
高速公路通信系统技术的发展
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基于5G的高速公路通信系统技术
（1）基于5G的高速公路无线信道建模
高速公路的运行环境一般不具备复杂的散射环境和大量的多径数量，LOS（服务水平）特征性较明显。显著地LOS特征就意味着更小的多径时延扩展或者更宽的想干宽带，也就是说通信环境将更优质。虽然高速的移动会增大多普勒频移，但LOS还是可以从一定程度上缓解此问题。
（2）控制面和用户面分离
如图1所示，一般情况下，服务基站和接入用户之间会存在两个平面的连接，也就是控制面和用户面，在这之中，控制面是承载用户与接入网的控制指令的，而用户面则是处理业务数据传输功能的。当控制面的覆盖范围能够满足移动范围时，用户整体的移动性就都得到了保障。
所以，在此结构中，用户的控制面会被保留在传输性能优异、覆盖范围广大的低频频段[。但综合成本问题，此频段可以使用LTE-R的遗留频段，而相应的，真正的用户面，也就是数据承载者，则被搬离此处，而放置于具有更宽频谱的高频频段以扩大系统容量。
图1：基于控制面和用户面分离的异构高速公路无线网
（3）多天线及分布式天线技术
目前比较可行的方案为：增加车载台的天线阵列组数，然后再对其信号进行合并，再调整多组多天线阵列之间的权重以改变多个阵列矩阵之间的相关性，最终在LOS高速公路环境下提升容量。高速公路目前面临的重大挑战就是频繁的越区切换问题，所以为了尽可能减少切换次数，应采取分布式的天线技术。
（4）远端接入系统分析
主要是由PON设备组成远端的接入系统，将之用于接入并传输与高速公路全部的视频以及监控设备，PON系统主要通过分配网的形式将用户端的设备和局端设备连接起来。
新阶段该项结技术已经实现，将PON系统设备与OLT、ONU的设备连接起来，并进行综合远端接入系统和综合业务相互连接到系统中，将之处于 统一系统中，并进行统一的维护工作，使得网络监控系统处于更为稳定、安全的环境中，同时对于维护高速公路视频监控系统有着重要的意义。
（5）多普勒效应及快速切换技术
在高速公路运行时，频繁的切换是引起失误的主要原因，为此，高速公路的移动通信系统应该采用中断时长短的快速切换技术，并且此技术最好能解决群切换所存在的问题，目前，最具代表性的方案为基于双播的切换方案。
（6）其它技术
目前，利用电力传输线路进行电力载波通信的技术已经得到了可行性验证，在国内外都已经实现了较好的运用，借助这一理念，某些学者也提出了可以利用高速公路的接触网电力线作为新的移动通信传输方式。利用微波的趋肤效应，以接触网为天线，使基站信号能够覆盖整个公路的沿线地区，即使覆盖距离很远，所产生的干扰也会被完全吸收。
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无线网络接入系统
将高速公路通信系统技术面向旅客服务，除了方便和丰富旅客的车上生活以外，还能为该系统创造更大的收益。
但是，由于普通旅客的手机等终端的电量及处理能力有限，大量的车体穿透损耗以及群切换信令风暴等问题将会导致终端掉线率较大的问题。
可以重新建立起下车地间宽带数据接入移动数据传输链路，在车内安装WiFi等系统，为旅客提供安全稳定的移动网络服务。
结束语
现阶段，我国高速公路通信系统技术的掌握还不够成熟，因此，我国应具有一定的前瞻性，尽快研发更安全可靠、传输性能更优质的专用通信系统技术，以此促进我国运输事业的全面发展。
【文章来源】：《基层建设》2016年27期
【作者】：张景乐
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