【正文】 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 BT Cell公司早在 1993 年提出的。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 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 。圖 是移動(dòng)臺(tái) (MS)和 BSS, SGSN, GGSN 之間的 GPRS傳輸平面。 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。 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。至此， IP 包通過了 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，承載的功 能完成了。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。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。（ 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。我國政府部門準(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) 。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)。 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。 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)。（ 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。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?！皩?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。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。 SNDC 被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。 Um 接口是 GSM 的空中接口。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)。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。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。 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。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。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。 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、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和課題的目標(biāo)等。 90年代中期以來，在交通部的組織下，我國交通運(yùn)輸界的科學(xué)家和工程技術(shù)人員開始跟蹤國際上 ITS 的發(fā)展。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。 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)。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，也是國際交通發(fā)展的大趨勢(shì)。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%。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)。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。 10 綜合評(píng)價(jià)： 是否同意參加答辯： 同意按期答辯 延期答辯 不同意答辯 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 分值： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 9 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱教師評(píng)閱表 學(xué) 院（部）（公章）： 學(xué)生姓名 王小二 學(xué) 號(hào) 07401500228 班 級(jí) 電科 072 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)方向 集成電路 課題名稱 基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的城市智能交通控制系統(tǒng) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 得分 選 題 體現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容；具有實(shí)際或理論意義；難易程度合適。 存在的具體問題 一、對(duì)城市智能交通控制系統(tǒng)的劃分，自己覺得有點(diǎn)不完善。 簡(jiǎn)述開題以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展或成果 一、開題以來查閱了關(guān)于智能交通、 GPRS 通訊技術(shù)等方面的資料，對(duì)本課題有一定的了解，對(duì)于設(shè)計(jì)中所要用到的知識(shí)有了清晰的認(rèn)識(shí)。城市交通控制系統(tǒng)是面向全市的交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通誘導(dǎo)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控系統(tǒng)中重要的組成部份，主要用于城市道路交通控制與管理，對(duì)提高城市道路的通行能力、緩和城市交通擁擠起著重要作用。 GPRS 理論帶寬可達(dá) ，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在 40～100Kbit/s，在此信道上提供 TCP/IP 連接，可以用于 INTERNET 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。安裝信號(hào)燈的初衷是為了保證不同方向的相交車流或行人能安全的通過交叉口。與此同時(shí)，除了修建必要的道路網(wǎng)以外，針對(duì)交通事故多發(fā)道路，需要緊急確保交通安全的道路，還建設(shè)了一系列 的交通安全設(shè)施，如建設(shè)信號(hào)機(jī)、道路標(biāo)識(shí)、交通指揮中心等有助于交通安全的設(shè)施，以期改善道路的交通環(huán)境，提高交通的順暢性，這在一定程度上緩解了交通擁擠狀況。 擬 達(dá) 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標(biāo) 了解 GPRS 通信技術(shù)， GPRS 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、工作原理以及應(yīng)用方向。 智能交通系統(tǒng)的前身是智能車輛道路系統(tǒng)（ Intelligent Vehicle Highway System,IVHS）智能交通系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成 運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。在 20世紀(jì) 90 年代中期，由于受到國外 ITS 研發(fā)的影響，政府部門也開始重視對(duì) ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持。 GPRS 永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。把采集過來的信息傳輸?shù)?交通管理中心主站 ，由工作人員利用軟件分析調(diào)節(jié)，對(duì)不同路口情況進(jìn)行不同操作，以便最大優(yōu)化控制交通運(yùn)行。 二、從所查閱的知識(shí)中知道一個(gè)智能交通控制系統(tǒng)分為一下幾個(gè)方面：交通信息的采集、采集信息的傳輸、對(duì)汽車 終端的研究。能應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題，完成了任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)，所得結(jié)論具有應(yīng)用或參考價(jià)值，工作中有創(chuàng)新意識(shí)。能應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)，分析和解決實(shí)際問題，完成了任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)，所得結(jié)論具有應(yīng)用或參考價(jià)值，工作中有創(chuàng)新意識(shí)。目前我國城市的基礎(chǔ)交通設(shè)施的建設(shè)無法滿足日益增長(zhǎng)的交通需要，交通阻塞、路網(wǎng)利用率低、交通事故增加等成為我國城市交通面臨的嚴(yán)重問題。中國城市交通設(shè)施建設(shè)雖有快速推進(jìn)，但管理相對(duì)落后，交通結(jié)構(gòu)不盡合理，面對(duì)加快的城市化、工業(yè)化進(jìn)程，交通擁擠、事故頻發(fā)、環(huán)境污染等問題凸現(xiàn)，成為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活水平提高的瓶頸。即使像上海這樣道路建設(shè)力度很大的大城市，道路面積也趕不上汽車數(shù)量增長(zhǎng)速度。 ITS 通過系統(tǒng)集成，將道路、用戶、車輛有機(jī)的結(jié)合在一起，同時(shí)加強(qiáng)了三者之間的聯(lián)系，借助于系統(tǒng)的智能化技術(shù) ，用戶可以實(shí)時(shí)了解道路交通以及車輛運(yùn)行情況，確定最安全經(jīng)濟(jì)的車輛行駛路線和方式。日本的道路交通信息通信系統(tǒng)中是 ITS 實(shí)用化的第一步，居于世界領(lǐng)先水平 【 2】 。因此，我國的 ITS 前身或基礎(chǔ)工作早在 70 年代末就已經(jīng)開始，當(dāng)時(shí)交通部公路科學(xué)研究所與北京市公安局合作，首次在中國進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制交通信號(hào)的工程試驗(yàn)； 80年代初，國家科技攻關(guān)項(xiàng)目“津塘疏港公路交通工 程研究”首次在高等級(jí)公路上把計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)用于監(jiān)視和管理系統(tǒng)； 1986～ 1995年期間，國家在交通管理系統(tǒng)方面開展了一系列科學(xué)研究和工程實(shí)施，在城市交通管理、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)等方面取得了多項(xiàng)科研成果，并開發(fā)生產(chǎn)了車輛檢測(cè)器、可變情報(bào)板、可變限速標(biāo)志、緊急電話、分車型檢測(cè)儀、通信控制器、監(jiān)控地圖板等多種專用設(shè)備，制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 本論文的主要工作 本文針對(duì)目前由于各種原因造成的交通不便交通堵塞等情況以及智能交通系統(tǒng)(ITS)在國內(nèi)外當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了建立一個(gè)完善的 ITS 的迫切性。 第四章詳細(xì)介紹了目前交通信息采集系統(tǒng)主要應(yīng)用的交通檢測(cè)器的性能，對(duì)各交通檢測(cè)器進(jìn)行了性能比較，介紹了交通信息采集系統(tǒng)的功能及組成，并探討了交通信息采集技術(shù)組合優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)流程。 計(jì) 算 機(jī) 蜂 窩 電 話B T S S G S N G C S N其 他 G P R S 網(wǎng) 絡(luò)I n t e r n e t X . 2 5G P R S 網(wǎng) 絡(luò)G T P 隧 道 協(xié) 議圖 PRS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖中，計(jì)算機(jī)通過串行連接到 GPRS 蜂窩電話上， GPRS 蜂窩電話與 GSM 基站 (BTS)通信。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 SGSN 的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和 GGSN 之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。另外，從移動(dòng)臺(tái) (MS)端到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)接入點(diǎn) ， Um 接口用于無線通信接入而 R 參考點(diǎn)用于信息的產(chǎn)生或接收。分析該 IP 包的目的地址，恰為本地分組數(shù)據(jù)協(xié)議 (PDP)上下文所標(biāo)示的某一 MS地址，則將此數(shù)據(jù)包送至 Gn 接口的軟件模塊，做進(jìn)一步處理。 LLC (Logical Link Control，邏輯鏈路控制 )協(xié)議負(fù)責(zé)從 SGSN 到手機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。加上 LLC 和 MAC 頭之后，數(shù)據(jù)塊被卷積 (Convolutional Coding)和交織 (Interleaving)。 MAC 為媒質(zhì)接入控制層。 GPRS 的路由管理 GPRS 的路由管理是指 GPRS 網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)傳送路由。第三種情況是一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個(gè)正在漫游的移動(dòng)用戶，其方式和第二種情況類似，但不同的是其數(shù)據(jù)必須經(jīng)過歸屬地的 GGSN，然后送到移動(dòng)用戶。還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、 GSM 短消息業(yè)務(wù)和各種 GPRS 電信業(yè)務(wù)。同時(shí)，改善交通秩序，減少事故，提高行車安全，減少道路的擁擠程度和交通事故的發(fā)生率，減少因交通擁擠、事故等造 成的出行時(shí)間延長(zhǎng)現(xiàn)象 【 9】 。（ 6）提供交通信息服務(wù)，縮短旅行時(shí)間。交通信息服務(wù)的內(nèi)容通過數(shù)據(jù)傳