[发明专利]一种基于自由空间光通信的高速公路应急通信网络及方法

说明书

技术领域

本发明涉及应急通信领域，尤其涉及一种基于自由空间光通信的高速公路应急通信网络及方法。

背景技术

随着交通运输事业的快速发展，我国高速公路里程不断增加，这改善了我国陆运交通的结构与效率，但同时也带来了交通事故增多的负面效应。因此，加强交通应急指挥与调度能力建设，提高交通应急处置水平，是我国交通行业所面临的重要课题。而当交通事故发生后，在第一时间内掌握事故现场的具体信息，建立现场与应急指挥中心之间有效的信息交换渠道，是开展事故救援的关键所在。这就需要依靠有效的应急通信手段。目前，我国高速公路专用通信网主要以有线通信方式为主，传输媒介包括电缆和光缆。其主要功能是满足目前高速公路管理机构的日常管理需求，如车辆计费、路面监控等等。但交通事故的发生地点具有随机性和不可预见性，目前的高速公路专用通信网只能在少量固定地点，如收费站和服务区，提供通信接入。这些可利用的接入点往往相距较远，一旦接入点之间的路段发生交通事故，现场的通信设备无法与现有的高速公路专用通信网连接。另一方面，公用通信网络也不能满足高速公路应急通信的需求。这主要是由于其传输带宽较窄，且高速公路往往远离城市，公网的信号覆盖存在困难。

因此，研究新型的、有效的专用应急通信网络和方法，对高速公路的安全运营具有战略意义。该系统须具备大容量的传输能力，可同时传输多路视频图像，并能够满足语音、数据等业务的适时接入，同时还应具备部署灵活、可靠性强等特点。

目前，在其他行业，如电力、铁路、城市交通等，大多已开展专用应急通信系统的研究与建设，其主要依靠无线传输技术手段。在高速公路行业，也有相关的课题研究与工程实施实践。无线传输可以提供随时随地的通信接入，但系统建立须频率申请，且现有技术的传输带宽有限，还需要解决链路串扰、电磁干扰等问题，因此若要达到较好的传输效果，投资成本也相对较高。

无线光通信是以激光为信息载体，以大气为通信信道，进行语音、数据、图像等信息的通信方式，一般也称之为自由空间光通信(Free Space Optics，FSO)。因其具有容量大、高速率、保密性好、机动性强等特点，最初在军事上得以提出和应用。而FSO在民用方面也已逐渐成为一种颇具竞争实力的通信方式。FSO技术具有以下几项明显优势：一是误码率低，并可提供与光纤相近的高带宽；二是系统开通无需频率申请；三是抗电磁干扰，信号串扰小，保密性能好；四是链路部署灵活快速；五是协议透明，对语音、数据、图像等业务可以做到透明传送；六是成本低，无线光接入传送每兆比特的价格只及与之最接近的微波无线接入的一半；七是FSO依靠大气传输，高效环保。

综上所述，在高速公路应急通信领域，现有技术手段不能完全满足应急救援与事故处理的具体需求。因此，存在克服相关技术中不足的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自由空间光通信的高速公路应急通信网络及方法，来解决上述问题，以满足高速公路多种应急场景下的通信需求。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于自由空间光通信的高速公路应急通信网络，包括通信终端、数据汇集系统、活动接入点、固定接入点、区域通信站和应急指挥中心；

所述通信终端有至少一个，所述通信终端通过有线或无线方式与所述数据汇集系统联通通信，多个所述通信终端之间通过有线级联或者无线方式相互通信或者不通信；所述数据汇集系统经所述活动接入点与所述固定接入点联通通信，所述活动接入点与所述固定接入点之间通过自由空间光通信设备所提供的大气信道进行通信，所述固定接入点通过所述区域通信站与所述应急指挥中心联通通信。

还包括中继转发点，所述活动接入点经所述中继转发点与所述固定接入点联通通信，所述活动接入点与所述中继转发点之间、所述中继转发点与所述固定接入点之间均通过自由空间光通信设备所提供的大气信道进行通信。

所述通信终端收集事故现场信息，所述事故现场信息包括语音、视频、数据。

所述活动接入点安置于事故发生区域的一点，通过光纤与所述数据汇集系统相连，并与最近的所述固定接入点实现现场对准并进行通信；所述的与最近的所述固定接入点实现现场对准的方式包括，通过大气直接进行对准，或者通过一个或多个所述中继转发点进行多跳对准。

所述固定接入点在相邻两个区域通信站之间按照两两相隔一定距离预先部署，并在跨越障碍物处部署，所述障碍物包括山峰峰顶、隧道口、高速公路弯道。

一种基于自由空间光通信的高速公路应急通信方法，包括如下步骤：