前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的通信技術在偏遠公路通信的應用，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要:隨著我國社會經濟不斷取得進步，公路建設也在蓬勃發展建設，隨之信息化智能化也隨著產也發展和工作維護需要支撐通信技術水平也在隨之不斷提高，很多應用在高速公路、城市道路通信系統中普遍應用起來。在高速公路和城市道路監控和維護工作中最為重要的組成部分就是信息系統。隨著公路信息化在日程和救災應急的不斷開展，對傳統的偏遠公路來說是一個巨大的挑戰，偏遠公路距離長、基礎條件不好，通信光纖和公網通信及電力配套等都是難題，所以要解決適合漫長偏遠公路信息化和智能化通信系統需要在技術上探討研究，既要投資小、快速建網、不間斷實用通信，來滿足現在任務逐漸增長的需求。本文對無線通信技術進行了分析，并根據現在的公路通信的情況進行了分析和探討研究。
關鍵詞:無線異構通信技術;應急通信技術;系統應用
無線通信技術的不斷發展與進步，在智慧公路中得到廣泛應用，公路智慧信息涵蓋了道路上和車輛上的各種傳感器進行交通流量、行車速度、管制信息、道路狀況、橋梁、隧道、停車場、天氣等動態信息收集、傳輸和分析，都要通過無線通信和光纖通信傳遞。當前，高速公路和城市道路已經有比較完備的路網信息采集和監控，但在國省道的比較偏遠的地區，重點公路設施(橋、隧、邊坡等)依然因為網絡通信的瓶頸，無法有效的進行監控，同時發生自然災害或人為事故時，信息很難及時傳出，讓救援無法及時施展。但如果中國的國省公路也要像高速公路一樣，沿線鋪設光釬通信骨干網傳輸信息，投資無疑是巨大的，為有效對偏遠地區的重點公路基礎設施進行監控，為民眾出行和緊急救援提供必要的網絡通信的系統。
1無線異構通信的含義
無線異構通信是多種數據協議、無線窄帶、亞帶寬、寬帶融合的無線網中網專網通信;偏遠公路基礎設施較為薄弱，光纖通信成本較高，無法大面積實施投資。針對偏遠公路較長、橋梁隧道眾多提出經濟型無線異構通信技術的研究。
2無線異構通信架構
無線異構通信分為4部分:無線鏈狀寬帶數據通信、無線窄帶物聯數據通信、無線應急通信網絡、WiFi通信網。
2.1無線自組鏈狀網
滿足公路沿線鏈路寬帶數據的傳輸代替光纖枝干網絡通信的傳輸，利用5.8G較大寬帶頻譜資源，在TDD－OFDM調制方式，符合IEEE802.15.3標準，符合802.11a/b/g/n通信協議，為滿足最大傳輸帶寬采用北斗時鐘同步控制雙信道實現數據接力，TDD－OFDM調制方式功耗低滿足大面積光伏和風能互補供電方式，可以滿足30～100Mbps寬帶數據。傳播特性及覆蓋距離5.8GHz與3.5GHz一樣受雨率影響很小，在16mm/h的雨量下，雨衰為0.06dB/km，也就是每10km雨衰為0.6dB，在做無線鏈路設計時基本可以忽略不計。對于采用OFDM技術的5.8GHz系統，基站與端站之間可以不要求視距。5.8GHz點對多點系統覆蓋距離通?？梢赃_到5～10km。覆蓋距離主要和系統調制方式有關，如采用QPSK方式時，覆蓋距離可達10km，采用16QAM方式時，覆蓋距離為5km。采用5.8GHz點對點系統使用拋物面28dBi定向天線，覆蓋最遠可達到20～80km，帶寬滿足20～80Mbps，我們假設200km為1個光纖通信節點，以光纖節點為中心分邊為2邊無線鏈接接力，20MHz調制帶寬，16QAM調制，由于點對點傳輸，每節點最小總帶寬為40Mbps，滿足業務傳輸接入的能力。
2.2窄帶通信專網
偏遠公路道路上和車輛上的各種傳感器進行交通流量、行車速度、管制信息、道路狀況、橋梁、隧道、停車場、天氣等動態信息收集都要通過窄帶通信傳輸。窄帶低速率市場中的低功耗短距無線(ZigBee/WIFI)主要應用在智能家居場景;低功耗廣域網(LPWA)技術是最重要的物聯網連接細分應用，NB－IoT和Lora/Sigfox分別代表授權頻率和免費頻率的LPWA應用，但是整個LPWA缺少為企業設計的物聯網接入方案。偏遠公路由于基礎設備薄弱，道路又長，橋梁和隧道眾多，考慮節點成本，網絡成本，電池壽命，數據傳輸速率(吞吐率)，延遲，移動性，網絡覆蓋范圍以及部署類型等一些問題，我從技術角度上去分析NB－IoT和LoRa兩種技術更適合偏遠智慧公路的需求。LoRaWAN使用免費的非授權頻段，并且是異步通信協議，對于電池供電和低成本是最佳的選擇。LoRa和LoRaWAN協議，在處理干擾、網絡重疊、可伸縮性等方面具有獨特的特性，但卻不能提供像蜂窩協議一樣的服務質量(QoS)蜂窩網絡設計的理念是最優的頻段利用率，相應的就犧牲了節點成本和電池壽命。相反，LoRaWAN節點是為了低成本和長電池壽命而生，在頻段利用率方面有一定的欠缺。關于電池壽命方面有兩個重要的因素需要考慮，節點的電流消耗(峰值電流和平均電流)以及協議內容。LoRaWAN是一種異步的基于ALOHA的協議，也就是說節點可以根據具體應用場景需求進行或長或短的睡眠，而蜂窩等同步協議的節點必須定期地聯網。例如，現在市面上的手機工作時每1.5s必須與網絡進行同步。在NB－IoT中，這種同步變少但是仍然在定期進行，這樣就額外的消耗了電池的電量。在蜂窩網絡中調制是充分利用頻段的有效手段，但是從節點的角度這并不是有效的。蜂窩的調制(OFDM或者FDMA)需要一個線性的發射器來產生調制信號，而一個線性的發射器需要的峰值電流比非線性調制多幾個數量級，越高的峰值電流會消耗電池更多的電量。但同步的通信協議在較短的下行延遲方面具有優勢，同時NB－IoT可以為需要大量數據吞吐量的應用提供快速的數據傳輸速率。而LoRaWAN的ClassB通過定期地(編程實現)喚醒終端以收取下行消息而縮短了下行通信的延遲。所以對于需要頻繁通信、較短的延遲或者較大數據量的應用來說NB－IoT或許是更好的選擇，而對于需要較低的成本、較高的電池壽命和通信并不頻繁的場景來說LoRa更好。對于偏遠公路、橋梁、隧道、物流車輛等上的傳感器并且定時的將監測的信息上傳，方便了管理者的監管同時更方便了用戶。通常來說這些傳感器的通信不需要特別頻繁或者保證特別好的服務質量，所以該場景LoRa是比較合適的選擇。
2.3無線應急通信
公路局對突發和公共事件的需要，在沒有公網信號覆蓋的偏遠地區，為確保公路應急現場通信和中心指揮實時信息暢通，保證移動執法車或和搶險現場、固定監控點突發事件現場指揮圖像、語音、數據能夠及時傳回公路應急指揮中心，以便指揮人員及時掌握事件動態，進行準確可靠處置。由于偏遠公路線路長，開展靈活機動多重組網異構通信系統技術研究。無線自組網絡是一項極有前途的技術，被譽為下一代無線因特網，它除了具備一般的無線網絡特征外，還具有多跳、靈活快速自組織、功耗低等特性，在應急突發事件通信組網是有很大的優勢。動態無中心自組網現場快速部署通信系統在應急系統主要應用特點為:(1)快速部署:在一定區域實現快速部署，所有終端(節點)全無線“多跳”組網，無需任何有線基礎設施(光纖網絡)，靈活機動。(2)覆蓋無盲區:系統支持多終端之間“一跳”直通和“多跳”互通，在覆蓋盲區通過補點，確保所有區域都有無線信號覆蓋。(3)全IP組網:系統設計理念為“高端無線路由器網絡”，所有終端支持IP接口和IP協議，可與現有公路系統通信設備互聯互通。無線自組網應急通信業務載體主要是視頻和數據為主，指揮車輛無法到達突發現場，單兵可充當了靈活快速進入現場實時掌握視頻資料并接力回傳現場指揮中心，在距離更遠或山體較高的地方可以滿足視頻拍攝和數據中繼的功能，也滿足日常巡邏的需要。
2.4智能綜合業務軟件平臺
應急通信現場搶險救災往往是跨部門，多業務重疊通信模式，對于各跨部門的業務調度就存在協調難度問題，在方案設計時需要考慮通信協議和業務網關融合，符合行業或國家標準。
2.5應急通信業務內容包含:
(1)寬帶視頻調度業務:支持網絡攝像頭、單兵、車載云臺、布控球等設備的視頻回傳、視頻上墻、錄像等業務;(2)GIS地圖調度業務:支持多種終端類型(攝像頭、單兵、車載、布控球等)的實時定位和跟蹤，歷史軌跡回放。(3)系統管理業務:支持設備搜索、遠程設備網管等業務。(4)物聯網業務:支持物聯網終端管理、數據上傳管理、大數據實時展示等。(5)智能業務流調派:支持任務下發管理、考勤管理、智能工作流調派，有效提升業務智能化水平。(6)組織結構:支持系統權限管理、角色管理;支持終端放號等。(7)系統平臺擴展功能:支持和視頻監控系統、視頻會議系統的集成，實現視頻綜合平臺業務的融合。
3結語
總而言之，隨著社會水平的不斷提高，對于公路通信系統有了更高的要求，無線通信技術的不斷發展，要進行合理的運用，這樣能夠讓公路維護工作更加順利的開展。不斷地對無線通信技術進行創新，讓我國公路建設工作水平得到有效提高，使人們的生命財產安全得到保證，讓社會經濟更加穩定的發展。
參考文獻:
［1］吳平，呂露．基于決策融合的異構網絡選擇算法．桂林電子科技大學學報，2013(5)．
［2］許菁菁，杜煜．認知無線網絡中無線資源管理研究綜述．北京聯合大學學報(自然科學版)，2013(4)．
［3］劉雋．無線自組織網絡的路由選擇研究．現代導航，2012，04．
作者:盧東升 單位:內蒙古自治區公路局
