【正文】 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 GPRS 通信網(wǎng)絡簡介 GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務，是由英國 BT Cell公司早在 1993 年提出的。反之，來自因特網(wǎng)標識有移動臺地址的 IP 包，由 GGSN 接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到 SGSN，繼而傳送到移動臺上。在 SGSN 和 GGSN 之間，利用 GPRS 隧道協(xié)議 (GTP)對 IP或 X. 25 分組進行封裝，實現(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)傳輸 。圖 是移動臺 (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)包進一步封裝成 IP 包，此 IP 包的目的地址即為目標 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 BSS 的控制信息。至此， IP 包通過了 GPRS 網(wǎng)絡，承載的功 能完成了。它是一 網(wǎng) 絡 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 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LLC 幀，通過空中接口送到 GSM 網(wǎng)絡中移動臺所處的 SGSN， SGSN 把數(shù)據(jù)送到 GGSN， GGSN把收到的消息進行解裝處理，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，接入時間短， GPRS 接入等待時間短，可快速建立連接，平均耗時為兩秒。我國政府部門準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 。分階段建設的步驟和包括的系統(tǒng)如下：（ 1）交通網(wǎng)絡監(jiān)視和檢測，實時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，因各國的交通基礎設施和交通發(fā)展現(xiàn)狀不同而側(cè)重點也不相同。 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：首先利用交通檢測設備如環(huán)形線圈檢湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 測器、微波檢測器、視頻檢測器等對路面的交通流進行檢測。（ 3）城市交通控制的優(yōu)化，中心管理的動態(tài)控制策略，交叉口自適應控制，建立行人、車輛和非機動車控制的模型。城市智能交通控制系統(tǒng)正是適應這種要求應運而生的?！皩崟r在線”，或叫“永遠在線”即用戶隨時與網(wǎng)絡保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸，終端還是一直與網(wǎng)絡保持聯(lián)系，這將使訪問服務變得非常簡單、快速。第二種情況中，一個公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 動臺，首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標準協(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)過兩個協(xié)議的處理，即 RLC (Radio Link Control)和 MAC (Media Access Control)。當數(shù)據(jù)到達 SGSN 之后，對其層層解封，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過程中所使用到的傳輸協(xié)議。 GPRS 網(wǎng)絡通過 Gi 參考點和 Gp接口實現(xiàn)同其他網(wǎng)絡的互通。附著過程結(jié)束后， SGSN 建立了移動臺的信息，并對移動臺作移動性管理，盡可能地獲得移動臺的位置信息。它以分組交換技術(shù)為基礎，用戶通 GPRS 可以在移動狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)業(yè)務，如收發(fā) Email、進行 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)狀和課題的目標等。 90年代中期以來，在交通部的組織下，我國交通運輸界的科學家和工程技術(shù)人員開始跟蹤國際上 ITS 的發(fā)展。歐洲民間也聯(lián)合搞了一個叫 PROMETHEUS的計劃，即歐洲高效安全交通系統(tǒng)計劃。 ITS 在日本的發(fā)展始于 20世紀 70 年代， 1973 年～ 1978 年，日本成功地組織了一個“動態(tài)路徑誘導系統(tǒng)”的實驗。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。近幾年大城市機動車保有量急劇上升，以北京、上海為例， 20xx 年新注冊民用汽車數(shù)量分別是 20xx年的 3倍左右，其中北京 20xx年新注冊民用汽車數(shù)量達到 ， 20xx年又新增 萬輛，到 20xx 年 5月 26 日，北京市機動車保有量突破 300 萬輛，每 天上路新車達 1000 多輛，市區(qū)干道平均車速比 10 年前降低 50%，主要路口嚴重堵塞的達 60%。而后把交通信息采集系統(tǒng)作為一個研究重點，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、所使用的檢測器等方面進行分析比較，并探討了交通信息采集技術(shù)的組合優(yōu)化方案的設計。學生姓名 王小二 學號 07401500228 班 級 電科072 答辯 日期 課題名稱 基于 GPRS 網(wǎng)絡的城市智能交通控制系統(tǒng) 指導 教 師 王小二 成 績 評 定 分值 評 定 教師 1 教師 2 教師 3 教師 4 教師 5 小計 課題介紹 思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結(jié)論嚴謹，設計（論文）有應用價值。 10 綜合評價： 是否同意參加答辯： 同意按期答辯 延期答辯 不同意答辯 指導教師評定成績 分值： 指導教師簽字： 年 月 日 9 畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表 學 院（部）（公章）： 學生姓名 王小二 學 號 07401500228 班 級 電科 072 專 業(yè) 電子信息科學與技術(shù) 專業(yè)方向 集成電路 課題名稱 基于 GPRS 網(wǎng)絡的城市智能交通控制系統(tǒng) 評審項目 指 標 滿分 得分 選 題 體現(xiàn)專業(yè)內(nèi)容；具有實際或理論意義；難易程度合適。 存在的具體問題 一、對城市智能交通控制系統(tǒng)的劃分，自己覺得有點不完善。 簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果 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，對本課題有一定的了解，對于設計中所要用到的知識有了清晰的認識。城市交通控制系統(tǒng)是面向全市的交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通誘導的計算機控制系統(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 ，實際應用帶寬大約在 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?。安裝信號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，除了修建必要的道路網(wǎng)以外，針對交通事故多發(fā)道路，需要緊急確保交通安全的道路，還建設了一系列 的交通安全設施，如建設信號機、道路標識、交通指揮中心等有助于交通安全的設施，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 到 的 要 求 或 技 術(shù) 指 標 了解 GPRS 通信技術(shù)， GPRS 網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)、特點、工作原理以及應用方向。 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)以及計算機處理技術(shù)等有效地集成 運用于整個交通運輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)。在 20世紀 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 ITS的研究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持。 GPRS 永遠在線，按流量計費，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務。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)，對不同路口情況進行不同操作，以便最大優(yōu)化控制交通運行。 二、從所查閱的知識中知道一個智能交通控制系統(tǒng)分為一下幾個方面：交通信息的采集、采集信息的傳輸、對汽車 終端的研究。能應用所學的基礎理論與專業(yè)知識，獨立分析和解決實際問題，完成了任務書規(guī)定的任務，所得結(jié)論具有應用或參考價值，工作中有創(chuàng)新意識。能應用所學的基礎理論與專業(yè)知識，分析和解決實際問題，完成了任務書規(guī)定的任務，所得結(jié)論具有應用或參考價值，工作中有創(chuàng)新意識。目前我國城市的基礎交通設施的建設無法滿足日益增長的交通需要，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重問題。中國城市交通設施建設雖有快速推進，但管理相對落后，交通結(jié)構(gòu)不盡合理，面對加快的城市化、工業(yè)化進程，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力度很大的大城市，道路面積也趕不上汽車數(shù)量增長速度。 ITS 通過系統(tǒng)集成，將道路、用戶、車輛有機的結(jié)合在一起，同時加強了三者之間的聯(lián)系，借助于系統(tǒng)的智能化技術(shù) ，用戶可以實時了解道路交通以及車輛運行情況，確定最安全經(jīng)濟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 實用化的第一步，居于世界領先水平 【 2】 。因此，我國的 ITS 前身或基礎工作早在 70 年代末就已經(jīng)開始，當時交通部公路科學研究所與北京市公安局合作，首次在中國進行計算機控制交通信號的工程試驗； 80年代初，國家科技攻關(guān)項目“津塘疏港公路交通工 程研究”首次在高等級公路上把計算機技術(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研究和工程實施，在城市交通管理、高速公路監(jiān)控系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)等方面取得了多項科研成果，并開發(fā)生產(chǎn)了車輛檢測器、可變情報板、可變限速標志、緊急電話、分車型檢測儀、通信控制器、監(jiān)控地圖板等多種專用設備，制定了一系列的標準和規(guī)范。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 本論文的主要工作 本文針對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)外當前發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了建立一個完善的 ITS 的迫切性。 第四章詳細介紹了目前交通信息采集系統(tǒng)主要應用的交通檢測器的性能，對各交通檢測器進行了性能比較，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)化方案的設計流程。 計 算 機 蜂 窩 電 話B T S S G S N G C S N其 他 G P R S 網(wǎng) 絡I n t e r n e t X . 2 5G P R S 網(wǎng) 絡G T P 隧 道 協(xié) 議圖 PRS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖中，計算機通過串行連接到 GPRS 蜂窩電話上， GPRS 蜂窩電話與 GSM 基站 (BTS)通信。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 SGSN 的主要作用是記錄移動臺的當前位置信息，并且在移動臺和 GGSN 之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。另外，從移動臺 (MS)端到 GPRS 網(wǎng)絡有兩個接入點 ， Um 接口用于無線通信接入而 R 參考點用于信息的產(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，做進一步處理。 LLC (Logical Link Control，邏輯鏈路控制 )協(xié)議負責從 SGSN 到手機的數(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)絡如何進行尋址和建立數(shù)據(jù)傳送路由。第三種情況是一個數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個正在漫游的移動用戶，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，然后送到移動用戶。還能支持用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務、 GSM 短消息業(yè)務和各種 GPRS 電信業(yè)務。同時，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 成的出行時間延長現(xiàn)象 【 9】 。（ 6）提供交通信息服務，縮短旅行時間。交通信息服務的內(nèi)容通過數(shù)據(jù)傳