【正文】 、智能交通監(jiān)控系統(tǒng)和 GPRS 網(wǎng)絡(luò)等部分。 第三章介紹了城市智能交通管理系統(tǒng)的基本組成，并結(jié)合本論文討 論內(nèi)容簡(jiǎn)單介紹了相關(guān)子系統(tǒng)的功能。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)，是由英國(guó) BT Cell公司早在 1993 年提出的。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。反之，來自因特網(wǎng)標(biāo)識(shí)有移動(dòng)臺(tái)地址的 IP 包，由 GGSN 接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到 SGSN，繼而傳送到移動(dòng)臺(tái)上。在 GPRS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中， SGSN 是其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，與 BTS 相連。在 SGSN 和 GGSN 之間，利用 GPRS 隧道協(xié)議 (GTP)對(duì) IP或 X. 25 分組進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳輸 。 T E M TG P R S 網(wǎng) 絡(luò) 1 P N D 或 其 他 網(wǎng) 絡(luò)G P R S 網(wǎng) 絡(luò) 2R 參 考 點(diǎn)M SU mG pG i 參 考 點(diǎn) 圖 GPRS 總體結(jié)構(gòu)及接入接口和參考點(diǎn) 如圖所示， GGSN到外部網(wǎng)絡(luò)是通過 Gi參考點(diǎn) (GPRS與外部分組數(shù)據(jù)之間的參考點(diǎn) )連通的，而其他 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是通過 Gp（不同 GSM 網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè) GSN 之間的接口）接口連通的。圖 是移動(dòng)臺(tái) (MS)和 BSS, SGSN, GGSN 之間的 GPRS傳輸平面。與普通的路由器一樣， GGSN 利用現(xiàn)有的傳輸方法接收二層數(shù)據(jù)幀，再對(duì)幀進(jìn)行處理得到 IP 數(shù)據(jù)包。 GTP 協(xié)議數(shù)據(jù)包需要由 TCP 或 UDP 承載，之后， TCP 或 UDP 的數(shù)據(jù)包進(jìn)一步封裝成 IP 包，此 IP 包的目的地址即為目標(biāo) SGSN 的地址。除此之外， SNDCP 還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的壓縮和分段，壓縮的目的是節(jié)約空中接口帶寬，分段的目的是適應(yīng)下層 LLC 的 MTU (Maximum Transmission Unit，最大傳輸單元 )。 BSSGP (Base Station System GPRS Protocol)是 SGSN 與 BSS 通訊的最上層協(xié)議，故而它不但發(fā)送上層的 LLC數(shù)據(jù)，還傳輸 SGSN 對(duì) BSS 的控制信息。 MAC 的功能是控制空中資源的 使用，由于一個(gè)用戶可以使用多個(gè)信道，多個(gè)用戶也可以使用一個(gè)信道，而且，資源的分配是動(dòng)態(tài)的，所以下行傳輸時(shí)， MAC 必須標(biāo)識(shí)當(dāng)前的數(shù)據(jù)塊是給哪一個(gè) MS的，上行傳輸時(shí)，必須指定當(dāng)前資源由誰使用。至此， IP 包通過了 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，承載的功 能完成了。 Um 接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏輯信道。它是一 網(wǎng) 絡(luò) 協(xié) 議S N D CL L CM A C物 理 鏈 路R F 接 口 R F 借 口物 理 鏈 路M A CL L RL A P D物 理 鏈 路網(wǎng) 絡(luò) 協(xié) 議S N D CL L CL A P D物 理 鏈 路M SU m R S S G b S G S N 圖 GPRS 協(xié)議模型 種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程 HDLC 的無線鏈路協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議目前主要是 Phase 1 階段提供的 TCP/IP【 6】 和 協(xié)議， 這些協(xié)議對(duì)于傳統(tǒng)的 GSM 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 (如 BSS 和 NSS 等設(shè)備 )是透明的。然后經(jīng)過 LLC 層處理為L(zhǎng)LC 幀，通過空中接口送到 GSM 網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)臺(tái)所處的 SGSN， SGSN 把數(shù)據(jù)送到 GGSN， GGSN把收到的消息進(jìn)行解裝處理，轉(zhuǎn)換為可在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送的格式 (如 PSPDN 的 PDU)，最終送給公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶。而 GGSN再把 PDU 送給移動(dòng)臺(tái)所在的 SGSN, GSN 把 PDU 封裝成 SNDC 數(shù)據(jù)單元，再經(jīng) LLC 層處理為 LLC 幀單 元，最終經(jīng)空中接口送給移動(dòng)臺(tái)。（ 3）快捷登錄，接入時(shí)間短， GPRS 接入等待時(shí)間短，可快速建立連接，平均耗時(shí)為兩秒。 GPRS 的應(yīng)用 GPRS 是 一組新的 GSM 承載業(yè)務(wù)，在有 GPRS 承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 【 7】 的基礎(chǔ)上， GPRS 可提供以下一系列交互式業(yè)務(wù) 【 8】 ：（ 1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(PTPCLNS)；（ 2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (PTPCONS)；（ 3）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù) (PTM)。我國(guó)政府部門準(zhǔn)備加大力量解決交通發(fā)展問題，科技部將 ITS作為“十五”期間科技發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo) 。 ITS 系統(tǒng)的目標(biāo)是為我國(guó)大中城市提供交通管理解決方案，在現(xiàn)有交通設(shè)施的基礎(chǔ)上，改善現(xiàn)有路網(wǎng)運(yùn)行狀況，提高道路的有效利用率和交通流量，緩解車輛增加造成的交通需求壓力。分階段建設(shè)的步驟和包括的系統(tǒng)如下：（ 1）交通網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和檢測(cè)，實(shí)時(shí)提供道路和交通狀況數(shù)據(jù)。（ 5）運(yùn)輸流量的控制，提高公共交通的效率。 城市智能交通控制系統(tǒng) 城市智能交通控制系統(tǒng)的建設(shè)，因各國(guó)的交通基礎(chǔ)設(shè)施和交通發(fā)展現(xiàn)狀不同而側(cè)重點(diǎn)也不相同。檢測(cè)器所獲得的基本數(shù)據(jù)與車輛的行駛速度、路 段長(zhǎng)度、交叉路口信號(hào)配時(shí)方案、交叉路口的通行能力等結(jié)合起來，就可以預(yù)測(cè)出車輛在陸地上的旅行時(shí)間、旅行速度、車輛的延誤、擁擠指標(biāo)等交通信息，利用交通控制優(yōu)化模型對(duì)這些交通信息進(jìn)行分析、處理。 系統(tǒng)的功能框架 城市智能交通控制系統(tǒng)工作原理如下所述：首先利用交通檢測(cè)設(shè)備如環(huán)形線圈檢湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 測(cè)器、微波檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等對(duì)路面的交通流進(jìn)行檢測(cè)。（ 7）事故監(jiān)測(cè)與管理，建立快速反應(yīng)的緊急救援系統(tǒng)。（ 3）城市交通控制的優(yōu)化，中心管理的動(dòng)態(tài)控制策略，交叉口自適應(yīng)控制，建立行人、車輛和非機(jī)動(dòng)車控制的模型。ITS 不僅使交通管理者使用高技術(shù)及控制方法提高了管理效率，而且使交通參與者 —駕駛員和行人都感覺到了減少擁堵，提高通行效率所帶來的便捷。城市智能交通控制系統(tǒng)正是適應(yīng)這種要求應(yīng)運(yùn)而生的。 GPRS 可提供網(wǎng)上沖浪、 Email、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、增強(qiáng)型短消息等業(yè)務(wù)；可應(yīng)用于運(yùn)輸業(yè)、金融、證券、商業(yè)和公共安全業(yè)； PTM 業(yè)務(wù)支持股市動(dòng)態(tài)、天氣預(yù)報(bào)、交通信息等實(shí)時(shí)發(fā)布；另外，還 能提供種類繁多、功能強(qiáng)大的以 GPRS 承載業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)和基于 WAP 的各種應(yīng)用。“實(shí)時(shí)在線”，或叫“永遠(yuǎn)在線”即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸，終端還是一直與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，這將使訪問服務(wù)變得非常簡(jiǎn)單、快速。 GPRS 的主要特點(diǎn) GPRS 主要有下列特點(diǎn)：（ 1）接入范圍廣， GPRS 是在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)上升級(jí)，可充分利用全國(guó)范圍的電信網(wǎng)絡(luò)，快速、低成本的為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)的部署。第二種情況中，一個(gè)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 動(dòng)臺(tái)，首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和 GGSN 之間的路由。 GPRS 的路由管理表現(xiàn)在以下三個(gè)方面 :移動(dòng)臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立、移動(dòng)臺(tái)接收數(shù)據(jù)的路由建立、以及移動(dòng)臺(tái)處于漫游時(shí)數(shù)據(jù)路由的建立。 SNDC 被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。 MAC 的主要作用是定義和 分配空中接口的 GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動(dòng)臺(tái)共享。 Um 接口是 GSM 的空中接口。經(jīng)過上述處理，最終得到的突發(fā)序列與 GSM 無異，每個(gè)包含 114bit 的數(shù)據(jù)信息。在 BSS 和 MS 之間的Um接口，任何由空中接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，必須先經(jīng)過兩個(gè)協(xié)議的處理，即 RLC (Radio Link Control)和 MAC (Media Access Control)。它的服務(wù)對(duì)象為 :SNDCP 數(shù)據(jù)包 (即用戶數(shù)據(jù) )、用戶信令和短消息。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá) SGSN 之后，對(duì)其層層解封，最終還原出用戶的 IP 數(shù)據(jù)包。在 Gn 接口，最先對(duì)數(shù) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 應(yīng) 用 應(yīng) 用I P / X . 2 5I P / X . 2 5S N D CPL L CR L CM A CL 2 `G S M R FL 1 ` L 1 b i sG S M R F網(wǎng) 絡(luò) 業(yè)務(wù)M A CL 1L 1 b i sL 2網(wǎng) 絡(luò) 業(yè)務(wù)L 1 `L 1L 2 `L 2I PB S S G PT C P / I PL L CI P / X . 2 5I PU P D / TC PG T PI PL 1 `L 2 `I P / X . 2 5應(yīng) 用R L CB S S G PR e l a yR e l a yS N D C P G T PM S U mB S SS G S NG bG n G G S NG iR o u t e r圖 傳輸平面 據(jù)包做處理的是 GTP (GPRS Tunneling Protocol)協(xié)議，它實(shí)現(xiàn)了從 GGSN 到 SGSN 的虛擬傳輸 通路，即隧道。下面 我們就順序介紹在這個(gè)過程中所使用到的傳輸協(xié)議。對(duì)于具有 GPRS 業(yè)務(wù)功能的移動(dòng)終端，由于它本身具有 GSM 和 GPRS 業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商提供的地址，這樣，分組公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的終端利用數(shù)據(jù)網(wǎng)識(shí)別碼即可向 GPRS 終端直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)通過 Gi 參考點(diǎn)和 Gp接口實(shí)現(xiàn)同其他網(wǎng)絡(luò)的互通。 GGSN 通過基于 IP 協(xié)議的 GPRS 骨干網(wǎng)連接到 SGSN，是連接GPRS 網(wǎng)絡(luò)和外部分交換網(wǎng) (如因特網(wǎng)和局域網(wǎng) )的網(wǎng)關(guān) 【 5】 。附著過程結(jié)束后， SGSN 建立了移動(dòng)臺(tái)的信息，并對(duì)移動(dòng)臺(tái)作移動(dòng)性管理，盡可能地獲得移動(dòng)臺(tái)的位置信息。 GPRS 數(shù)據(jù)分組從基站發(fā)送到 SGSN, SGSN 按照 GTP (GPRS Tunneling Protocol)協(xié)議與 GGSN 進(jìn)行通信 。它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶通 GPRS 可以在移動(dòng)狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如收發(fā) Email、進(jìn)行 Inter瀏覽、城市供水監(jiān)控、公交車輛調(diào)度等。 第五章的主要內(nèi)容是詳細(xì)介紹了一種基于 GPRS 的智能交通終端的方案，主要應(yīng)用于 GPRS 技術(shù)來進(jìn)行信息的傳輸。 本文的主要工作如下： 第一章為緒論，主要介紹了課題研究的背景、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和課題的目標(biāo)等。由于現(xiàn)階段 GPRS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使 ITS 的發(fā)展方向更加具有多樣性。 90年代中期以來，在交通部的組織下，我國(guó)交通運(yùn)輸界的科學(xué)家和工程技術(shù)人員開始跟蹤國(guó)際上 ITS 的發(fā)展。這些工作無疑是我們今天進(jìn)行 ITS 研究和開發(fā)的基礎(chǔ) 【 1】 。歐洲民間也聯(lián)合搞了一個(gè)叫 PROMETHEUS的計(jì)劃，即歐洲高效安全交通系統(tǒng)計(jì)劃。 美國(guó) ITS 的雛形是始于 20 世紀(jì) 60 年代末期的電子路徑導(dǎo)向系統(tǒng)， 80 年代中期加利福尼亞交通部門研究的 PATHFINDER 系統(tǒng)獲得成功，此后開展了一系列這方面的研究， 1990 年美國(guó)運(yùn)輸部成立智能化車輛道路系統(tǒng)組織， 1991 年國(guó)會(huì)制定了綜合地面運(yùn)輸效率方案， 1994 智能化車輛道路系統(tǒng)年更名為 ITS,其實(shí)施戰(zhàn)略是通過實(shí)現(xiàn)面向 21世紀(jì)的“公路交通智能 化”，以便從根本上解決和減輕事故、混雜、非效率、能源浪費(fèi)等交通中的各種問題 【 3】 。 ITS 在日本的發(fā)展始于 20世紀(jì) 70 年代， 1973 年～ 1978 年，日本成功地組織了一個(gè)“動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，對(duì)于車隊(duì)的管理人員，通過監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控和指揮調(diào)度，極大地提高了管理效率。也可以說 ITS 是現(xiàn)代交通發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，也是國(guó)際交通發(fā)展的大趨勢(shì)。 20xx～ 20xx 年，上海市城市道路面積的年均增長(zhǎng)速度為 %，而民用汽車數(shù)量的年均增長(zhǎng)速度為 %。近幾年大城市機(jī)動(dòng)車保有量急劇上升，以北京、上海為例， 20xx 年新注冊(cè)民用汽車數(shù)量分別是 20xx年的 3倍左右，其中北京 20xx年新注冊(cè)民用汽車數(shù)量達(dá)到 ， 20xx年又新增 萬輛，到 20xx 年 5月 26 日，北京市機(jī)動(dòng)車保有量突破 300 萬輛，每 天上路新車達(dá) 1000 多輛，市區(qū)干道平均車速比 10 年前降低 50%，主要路口嚴(yán)重堵塞的達(dá) 60%。其中，大城市交通擁堵問題日益突出。而后把交通信息采集系統(tǒng)作為一個(gè)研究重點(diǎn)，介 紹了交通信息采集系統(tǒng)的功能及組成，從交通信息采集的方法、所使用的檢測(cè)器等方面進(jìn)行分析比較，并探討了交通信息采集技術(shù)的組合優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)。而 GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展提供了一種更為方便有效的通訊模式，因而論文提出了一 種基于GPRS 網(wǎng)絡(luò)的城市智能交通控制系統(tǒng)的方案。學(xué)生姓名 王小二 學(xué)號(hào) 07401500228 班 級(jí) 電科072 答辯 日期 課題名稱 基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的城市智能交通控制系統(tǒng) 指導(dǎo) 教 師 王小二 成 績(jī) 評(píng) 定 分值 評(píng) 定 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計(jì) 課題介紹 思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確，實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)（論文）有應(yīng)用價(jià)值。 30 論文質(zhì)量 條理清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；文筆流暢，語言通順；方法正確，分析、論證充分；設(shè)計(jì)、計(jì)算正確，工藝可行，設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量高，標(biāo)準(zhǔn)使用規(guī)范；專業(yè)名詞術(shù)語準(zhǔn)確。 10 綜合評(píng)價(jià)：