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[摘 要] 结合宁夏高速联网收费建设工作，浅析高速公路计算机网络的构成、设计原则、路由设计和IP地址管理。
[关键词] 高速公路 计算机网络 设计原则 路由 IP分配
高速公路联网收费系统包括监控、通信和收费三大系统。监控系统主要包括：收费站、路段视频监控、路段交通流量监控和户外信息提示。该系统采用模拟传输和数字传输两种方式,数字信号采用计算机网络进行传输。通信系统采用SDH光网络实现基础数据的传输，为收费和监控系统提供基础网络。收费业务系统是一个传统的计算机网络系统。根据在宁夏高速公路实际使用情况，在整个SDH通信系统里，基于计算机网络的数据传输占整个SDH网络数据的90%以上。纵观最近几年高速公路联网建设工作，大家往往比较重视SDH基础通信网的建设，忽略基于SDH网之上的计算机网络的设计。
一、高速公路计算机网的构成
国内高速公路通信网的管理有两种模式，一种采用省高速公路通信总中心、分中心、路段中心和收费站四级管理模式。还有一种就是西部地区由于投资主体的单一和网络结构简单，取消了路段中心，采用三级管理模式。基础SDH通信网决定着不同通信业务的需求，在高速公路计算机网络的设计中主要遵循基础网的设计，网络主要包括总中心、分中心、路段中心和收费站这四种节点。
高速公路计算机主要节点网络
由总中心和分中心构成计算机网络的骨干网，分中心和路段中心构成汇聚网，由路段中心和收费站构成接入网。在两种高速公路通信管理模式中，不同点在于三级管理模式中没有汇聚网。
各节点的主要功能：
省高速公路通信总中心
与其他省高速公路通信网进行互联，提供不同外部网络的互访接口，如电子政务网、互联网等。
省高速公路通信分中心
连接所管辖的路段中心，将各路段中心接入总中心。
省高速公路路段中心
连接所管辖的收费站，将收费站接入到路段中心。
收费站
连接收费站的计算机、编码器和服务器等网络设备，将收费站的计算机网络连入到路段中心。
二、高速公路计算机网络的设计
1、高速公路计算机网络设计原则
（1）实用性原则。
结合收费站、分中心、总中心的实际需求，选择不同的网络设备，计算机网络设备的性能逐年提高，价格逐年降低，在设计中没有必要做到一步到位。收费站的数据量较少，可以采用价格低廉、技术成熟的100M网络设备。在分中心根据业务需求，核心汇聚设备可以采用百兆和千兆结合。
（2）开放性原则
网络采用开放的技术标准，如路由协议,TCP协议等。首先要保证与外部网络的互通，其次要保证系统的具有较好的扩充性，并支持多种开放的网络管理协议，便于网络的管理。
（3）高可用/可靠性原则
高速公路收费业务是一个要求设备一天24小时，一年365天连续工作，要求设备拥有较高的可靠性和可用性。网络设备的选择上更应该注重产品的技术成熟与可靠。
（4）安全性原则
高速公路计算机网络的安全，关系到收费业务的正常运行和高速公路车辆安全通信的保证。在加强日常工作人员的计算机安全意识和水平的基础上，在网络中增加相应的安全设备，如防火墙、病毒墙和入侵检测系统等。
（5）先进性原则
计算机技术是一个发展非常迅速，到2011年年初全球计算机IP地址已经枯竭，各国都在积极准备将IPv4设备升级到IPv6,计算机网络设备的选择上应有一定的先进性，能够满足现在和将来一定时期的需要。
（6）可扩展性原则
随着国家经济的快速发展，每年各省区高速的公路的里程都不断增加，高速公路计算机网络的设计不但要满足近期的需求，也要考虑一定远期的发展。计算机网络的设计在规模和性能方面有良好的可扩展性。
2、高速公路收费业务和监控视频计算机网络
早期高速公路计算机网络设计中，将收费业务和视频监控设计在同一个计算机网络中，在实际使用中发现一个问题，视频由于图像的变化在通道中的带宽不一样，当视频和收费数据在同一个通道传输过程中，带宽如果不够大，数据传输的延时和丢包率都比较高。考虑到收费业务是整个通信系统的核心业务，将收费网络和视频网络设计成两个网络，即可以使收费数据传输满足通信要求，又可以提高视频的传输质量。通过在分中心或总中心可以设置两个网络的边际路由，使两个网络互联，满足用户在一个网络对视频图像和收费业务的相互访问。
3、計算机网络路由的设计
分析一些省份的联网设计的文件，其中对计算机网络的设计描述不是很清楚，通信部分主要包含SDH通信网的规划和IP分配表，缺乏对计算机网络路由的规划。施工方在施工过程中常根据自己的经验设计，只要保证网络畅通就可以了，容易造成的路由配置混乱，缺乏一个统一的设计和配置方案。
在计算机网络的路由协议设计中应考虑三个方面：
每个路由和网络应有一个统一的标识。在网络中可以通过路由器标识识别某台路由器，方便网管的管理。在使用OSPF协议时，骨干网、汇聚网和接入网，每个网络都有唯一的AREA ID，骨干网的AREA ID号为0
采用统一的路由协议。在接入网、汇聚网和骨干网，网络采用统一的路由协议，避免静态和动态路由协议混用，或者多种路由协议的混用，如OSPF(开放式最短路径优先)、RIP（内部网关协议）。
路由的接口地址具有一定的规律性。不同网络连接时采用统一的网络接口地址，方便对网络的管理和网络调整。
4、计算机网络IP地址的管理
根据交通运输部《高速公路联网技术要求》中，各省使用的IP地址有统一规定，每个省有256x256个地址可用。很多设计中习惯的将一段连续地址，分配给不同几条路段的所有收费站，而在联网过程中，这些收费站却又分布在不同计算机网络中，就要求在分中心和路段中心设置比较复杂的路由，在网络到达一定规模后这种配置就会造成通信质量降低。科学的分配原则是：先大后小，按需分配，先分配一个大块地址段给分中心，再分小块给路段，其次是收费站，如：
在路由配置方面，如路由协议采用OSPF协议，在分中心路由器上声明172.16.1.0/29为区域地址为本汇聚网地址，就可以实现路由配置。采用传统的配置方式必须在分中心和路段中心的路由器上对每个收费站的网络进行声明，增加了分中心和路段中心的路由配置难度，不易于管理。如果一个片区中心需要增加地址，可以将一个可用的块地址继续分配给这个片区。
三、结束语
高速公路计算机网络的设计是一个复杂的系统工程，一个好的设计规划可以事半功倍，满足短期和长期的发展需要，节省高速公路计算机网络的管理费用，提高高速公路的管理和服务水平。
参考文献：
[1]交通运输部《高速公路联网收费暂行技术要求》.
[2]宁夏交通运输厅 《宁夏高速公路联网收费暂行技术要求》.
[3]雷震甲 主编 《网络工程教程（第二版）》.
[关键词] 高速公路 计算机网络 设计原则 路由 IP分配
高速公路联网收费系统包括监控、通信和收费三大系统。监控系统主要包括：收费站、路段视频监控、路段交通流量监控和户外信息提示。该系统采用模拟传输和数字传输两种方式,数字信号采用计算机网络进行传输。通信系统采用SDH光网络实现基础数据的传输，为收费和监控系统提供基础网络。收费业务系统是一个传统的计算机网络系统。根据在宁夏高速公路实际使用情况，在整个SDH通信系统里，基于计算机网络的数据传输占整个SDH网络数据的90%以上。纵观最近几年高速公路联网建设工作，大家往往比较重视SDH基础通信网的建设，忽略基于SDH网之上的计算机网络的设计。
一、高速公路计算机网的构成
国内高速公路通信网的管理有两种模式，一种采用省高速公路通信总中心、分中心、路段中心和收费站四级管理模式。还有一种就是西部地区由于投资主体的单一和网络结构简单，取消了路段中心，采用三级管理模式。基础SDH通信网决定着不同通信业务的需求，在高速公路计算机网络的设计中主要遵循基础网的设计，网络主要包括总中心、分中心、路段中心和收费站这四种节点。
高速公路计算机主要节点网络
由总中心和分中心构成计算机网络的骨干网，分中心和路段中心构成汇聚网，由路段中心和收费站构成接入网。在两种高速公路通信管理模式中，不同点在于三级管理模式中没有汇聚网。
各节点的主要功能：
省高速公路通信总中心
与其他省高速公路通信网进行互联，提供不同外部网络的互访接口，如电子政务网、互联网等。
省高速公路通信分中心
连接所管辖的路段中心，将各路段中心接入总中心。
省高速公路路段中心
连接所管辖的收费站，将收费站接入到路段中心。
收费站
连接收费站的计算机、编码器和服务器等网络设备，将收费站的计算机网络连入到路段中心。
二、高速公路计算机网络的设计
1、高速公路计算机网络设计原则
（1）实用性原则。
结合收费站、分中心、总中心的实际需求，选择不同的网络设备，计算机网络设备的性能逐年提高，价格逐年降低，在设计中没有必要做到一步到位。收费站的数据量较少，可以采用价格低廉、技术成熟的100M网络设备。在分中心根据业务需求，核心汇聚设备可以采用百兆和千兆结合。
（2）开放性原则
网络采用开放的技术标准，如路由协议,TCP协议等。首先要保证与外部网络的互通，其次要保证系统的具有较好的扩充性，并支持多种开放的网络管理协议，便于网络的管理。
（3）高可用/可靠性原则
高速公路收费业务是一个要求设备一天24小时，一年365天连续工作，要求设备拥有较高的可靠性和可用性。网络设备的选择上更应该注重产品的技术成熟与可靠。
（4）安全性原则
高速公路计算机网络的安全，关系到收费业务的正常运行和高速公路车辆安全通信的保证。在加强日常工作人员的计算机安全意识和水平的基础上，在网络中增加相应的安全设备，如防火墙、病毒墙和入侵检测系统等。
（5）先进性原则
计算机技术是一个发展非常迅速，到2011年年初全球计算机IP地址已经枯竭，各国都在积极准备将IPv4设备升级到IPv6,计算机网络设备的选择上应有一定的先进性，能够满足现在和将来一定时期的需要。
（6）可扩展性原则
随着国家经济的快速发展，每年各省区高速的公路的里程都不断增加，高速公路计算机网络的设计不但要满足近期的需求，也要考虑一定远期的发展。计算机网络的设计在规模和性能方面有良好的可扩展性。
2、高速公路收费业务和监控视频计算机网络
早期高速公路计算机网络设计中，将收费业务和视频监控设计在同一个计算机网络中，在实际使用中发现一个问题，视频由于图像的变化在通道中的带宽不一样，当视频和收费数据在同一个通道传输过程中，带宽如果不够大，数据传输的延时和丢包率都比较高。考虑到收费业务是整个通信系统的核心业务，将收费网络和视频网络设计成两个网络，即可以使收费数据传输满足通信要求，又可以提高视频的传输质量。通过在分中心或总中心可以设置两个网络的边际路由，使两个网络互联，满足用户在一个网络对视频图像和收费业务的相互访问。
3、計算机网络路由的设计
分析一些省份的联网设计的文件，其中对计算机网络的设计描述不是很清楚，通信部分主要包含SDH通信网的规划和IP分配表，缺乏对计算机网络路由的规划。施工方在施工过程中常根据自己的经验设计，只要保证网络畅通就可以了，容易造成的路由配置混乱，缺乏一个统一的设计和配置方案。
在计算机网络的路由协议设计中应考虑三个方面：
每个路由和网络应有一个统一的标识。在网络中可以通过路由器标识识别某台路由器，方便网管的管理。在使用OSPF协议时，骨干网、汇聚网和接入网，每个网络都有唯一的AREA ID，骨干网的AREA ID号为0
采用统一的路由协议。在接入网、汇聚网和骨干网，网络采用统一的路由协议，避免静态和动态路由协议混用，或者多种路由协议的混用，如OSPF(开放式最短路径优先)、RIP（内部网关协议）。
路由的接口地址具有一定的规律性。不同网络连接时采用统一的网络接口地址，方便对网络的管理和网络调整。
4、计算机网络IP地址的管理
根据交通运输部《高速公路联网技术要求》中，各省使用的IP地址有统一规定，每个省有256x256个地址可用。很多设计中习惯的将一段连续地址，分配给不同几条路段的所有收费站，而在联网过程中，这些收费站却又分布在不同计算机网络中，就要求在分中心和路段中心设置比较复杂的路由，在网络到达一定规模后这种配置就会造成通信质量降低。科学的分配原则是：先大后小，按需分配，先分配一个大块地址段给分中心，再分小块给路段，其次是收费站，如：
在路由配置方面，如路由协议采用OSPF协议，在分中心路由器上声明172.16.1.0/29为区域地址为本汇聚网地址，就可以实现路由配置。采用传统的配置方式必须在分中心和路段中心的路由器上对每个收费站的网络进行声明，增加了分中心和路段中心的路由配置难度，不易于管理。如果一个片区中心需要增加地址，可以将一个可用的块地址继续分配给这个片区。
三、结束语
高速公路计算机网络的设计是一个复杂的系统工程，一个好的设计规划可以事半功倍，满足短期和长期的发展需要，节省高速公路计算机网络的管理费用，提高高速公路的管理和服务水平。
参考文献：
[1]交通运输部《高速公路联网收费暂行技术要求》.
[2]宁夏交通运输厅 《宁夏高速公路联网收费暂行技术要求》.
[3]雷震甲 主编 《网络工程教程（第二版）》.