【導讀】輸技術(shù)的較為完善的ITS。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，系統(tǒng)日益復雜，單獨從車輛方面或道路方面考慮，均很難有效地解決交通問題。智能交通系統(tǒng)的作用是通過人、車、路的和諧、密切配合提高交通運輸效率，緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過能力，較少交通事故，降低能源消耗，減輕環(huán)境污染。號燈是城市道路網(wǎng)中的主要控制設施。車流或行人能安全的通過交叉口。系統(tǒng)來達到城市道路的最大暢通。20世紀90年代初，我國的相關(guān)學者已經(jīng)意識到研究和開發(fā)ITS的重要性。究，隨后，又得到中央部門和部分地方政府的支持。展更加迅速，已經(jīng)取得了不菲的成就。的交通壓力，實現(xiàn)對車輛的運行進行實時有效的控制。GPRS理論帶寬可達，實際應用帶寬大約在40～

　　

【正文】 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。對于具有 GPRS 業(yè)務功能的移動終端，由于它本身具有 GSM 和 GPRS 業(yè)務運營商提供的地址，這樣，分組公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的終端利用數(shù)據(jù)網(wǎng)識別碼即可向 GPRS 終端直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 GPRS 傳輸協(xié)議平面 傳輸平面采用分層的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)用戶信息的傳輸，同時，還定義了相應的控制機制，實現(xiàn)對信息傳送的分級控制。圖 是移動臺 (MS)和 BSS, SGSN, GGSN 之間的 GPRS傳輸平面。數(shù)據(jù)包從 Router 傳到 MS 要經(jīng)過四個接口 :Gi, Gn, Gb 和 Um。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。在 Gi 接口上沒有新的協(xié)議。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，再對幀進行處理得到 IP 數(shù)據(jù)包。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。在 Gn 接口，最先對數(shù) 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 應 用 應 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 業(yè)務M A CL 1L 1 b i sL 2網(wǎng) 絡 業(yè)務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 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，它實現(xiàn)了從 GGSN 到 SGSN 的虛擬傳輸 通路，即隧道。 Gn 網(wǎng)絡本身是一個 TCP/IP 網(wǎng)絡， Gn 網(wǎng)絡中的元素都是靠 IP來尋址的。 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。 Gn網(wǎng)絡中的 IP 包傳送也是靠一系列的路由器和交換機來完成的。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。在 Gb 接口，首先需要 SNDCP (SubNetwork Dependent Convergence Protocol,子網(wǎng)相關(guān)收斂協(xié)議 )對 IP數(shù)據(jù)包進行處理，這一步的 目的是提高 GPRS 的可擴展性。除此之外， SNDCP 還負責數(shù)據(jù)的壓縮和分段，壓縮的目的是節(jié)約空中接口帶寬，分段的目的是適應下層 LLC 的 MTU (Maximum Transmission Unit，最大傳輸單元 )。 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。它的服務對象為 :SNDCP 數(shù)據(jù)包 (即用戶數(shù)據(jù) )、用戶信令和短消息。服務的類型有面向連接和無連接兩種，用戶可以根據(jù) QOS 要求選擇。 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。數(shù)據(jù)到達 BSS 之后，同樣是層層解封，最終得到的是 LLC 數(shù)據(jù)幀， BSS 并不對 LLC 幀做處理，而只是透明轉(zhuǎn)發(fā)。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)。 RLC 將 LLC 數(shù)據(jù)幀拆分成便于空中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊，并負責空中接口的可靠性保障。 MAC 的功能是控制空中資源的 使用，由于一個用戶可以使用多個信道，多個用戶也可以使用一個信道，而且，資源的分配是動態(tài)的，所以下行傳輸時， MAC 必須標識當前的數(shù)據(jù)塊是給哪一個 MS的，上行傳輸時，必須指定當前資源由誰使用。加上 LLC 和 MAC 頭之后，數(shù)據(jù)塊被卷積 (Convolutional Coding)和交織 (Interleaving)。經(jīng)過上述處理，最終得到的突發(fā)序列與 GSM 無異，每個包含 114bit 的數(shù)據(jù)信息。它們采用和 GSM 同樣的方式，通過空中接口，到達 MS，湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 再對 MS 解封，即可還原出 IP 數(shù)據(jù)包。至此， IP 包通過了 GPRS 網(wǎng)絡，承載的功 能完成了。 GPRS 協(xié)議 移動臺 (MS)和 SGSN 之間的 GPRS 分層協(xié)議模型如圖 所示 【 6】 。 Um 接口是 GSM 的空中接口。 Um 接口上的通信協(xié)議有 5層，自下而上依次為物理層、 MAC(Medium Access Control)層、 LLC(Logical Link Control)層、 SNDC(Subwork Dependant Convergence)層和網(wǎng)絡層。 Um 接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負責提供空中接口的各種邏輯信道。 MAC 為媒質(zhì)接入控制層。 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臺共享。 LLC 層為邏輯鏈路控制層。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。 LLC 層負責在高層 SNDC 層的 SNDC 數(shù)據(jù)單元上形成 LLC 地址、幀字段，從而生成完整的 LLC 幀。 SNDC 被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。它的主要作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定 TCP/IP 地址和加密方式。網(wǎng)絡層的協(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)議對于傳統(tǒng)的 GSM 網(wǎng)絡設備 (如 BSS 和 NSS 等設備 )是透明的。 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。 GPRS 的路由管理表現(xiàn)在以下三個方面 :移動臺發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立、移動臺接收數(shù)據(jù)的路由建立、以及移動臺處于漫游時數(shù)據(jù)路由的建立。第一種情況，當移動臺產(chǎn)生了一個 PDU(分組數(shù)據(jù)單元 )，這個 PDU 經(jīng)過 SNDC 層處理，稱為 SNDC 數(shù)據(jù)單元。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。為了提高傳輸效率并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，可以對空中接口上的?shù)據(jù)做壓縮和加密處理。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。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元 (如 PSPDN 中的 PDU)，通過建立好的路由把數(shù)據(jù)單元 PDU 送給 GGSN。而 GGSN再把 PDU 送給移動臺所在的 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)空中接口送給移動臺。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。 GPRS 的主要特點 GPRS 主要有下列特點：（ 1）接入范圍廣， GPRS 是在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡上升級，可充分利用全國范圍的電信網(wǎng)絡，快速、低成本的為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠程接入網(wǎng)絡的部署。（ 2）高速傳輸，傳輸速率高，數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到 57. 6Kbps，最高可以達到115kbps170kbps,是常用有線 Modem 理想速率的兩倍， 是當前 GSM 網(wǎng)絡中電路數(shù)據(jù)交換業(yè)務速度的幾十倍。（ 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。（ 4）永遠在線，提供實時在線功能。“實時在線”，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。（ 5）按流量計費，用戶只有在發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)期間才占用無線資源，用戶可以一直在線，計費方式是按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量，沒有數(shù)據(jù)流量傳輸時，用戶即使掛在網(wǎng)上也是不收費的。 GPRS 的應用 GPRS 是 一組新的 GSM 承載業(yè)務，在有 GPRS 承載業(yè)務支持的標準化網(wǎng)絡協(xié)議 【 7】 的基礎(chǔ)上， GPRS 可提供以下一系列交互式業(yè)務 【 8】 ：（ 1）點對點無連接型網(wǎng)絡業(yè)務(PTPCLNS)；（ 2）點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務 (PTPCONS)；（ 3）點對多點業(yè)務 (PTM)。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。 GPRS 可提供網(wǎng)上沖浪、 Email、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫查詢、增強型短消息等業(yè)務；可應用于運輸業(yè)、金融、證券、商業(yè)和公共安全業(yè)； PTM 業(yè)務支持股市動態(tài)、天氣預報、交通信息等實時發(fā)布；另外，還 能提供種類繁多、功能強大的以 GPRS 承載業(yè)務為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡應用業(yè)務和基于 WAP 的各種應用。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 第 3 章 城市智能交通控制系統(tǒng) 隨著我國改革開放不斷深入，城市化進程不斷加快，交通事業(yè)飛速發(fā)展，人們對交通需求越來越迫切。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 。交通部、公安部等有關(guān)部門將 ITS 作為發(fā)展交通運輸，減少擁擠和事故，改革城市交通，建立安全體系，保證城市可持續(xù)發(fā)展的有力措施。城市智能交通控制系統(tǒng)正是適應這種要求應運而生的。 ITS 系統(tǒng)是智能運輸系統(tǒng)的重 要組成部分，它是依靠先進的交通監(jiān)測技術(shù)、計算機信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，對城市道路和市際高速公路綜合網(wǎng)絡的交通運營和設施進行一體化的控制和管理，通過監(jiān)視車輛運行來控制交通流量，快速準確地處理轄區(qū)內(nèi)發(fā)生的各種事件，以便使得客貨運輸達到最佳狀態(tài)。 ITS 系統(tǒng)的目標是為我國大中城市提供交通管理解決方案，在現(xiàn)有交通設施的基礎(chǔ)上，改善現(xiàn)有路網(wǎng)運行狀況，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。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】 。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。根據(jù)中國特有的大中城市道路交通情況，即人車混行，非機動車 (主要是自行車 )數(shù)量大，路口混亂，通過路口的車速低等特點，并考慮到基礎(chǔ)設施建設的漸進性，以及中國交通觀念低下的水平， ITS 建設應該分階段逐步進行，可采用從低級到高級逐步建設的原則。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)。（ 2）交通流量分析和預測， 交通流量的模型識別，預報與分析，優(yōu)化交通組織。（ 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。（ 4）城市出入口的監(jiān)控。（ 5）運輸流量的控制，提高公共交通的效率。（ 6）提供交通信息服務，縮短旅行時間。（ 7）事故監(jiān)測與管理，建立快速反應的緊急救援系統(tǒng)。（ 8）環(huán)境的監(jiān)測和控制。 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(chǔ)設施和交通發(fā)展現(xiàn)狀不同而側(cè)重點也不相同。根據(jù)我國城市交通的發(fā)展現(xiàn)狀，我國的 ITS 系統(tǒng)的建設應將交通信息采集系 統(tǒng)與緊急事件快速處理系統(tǒng)作為重點。 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。交通控制中心通過數(shù)據(jù)傳輸設備獲得這些基本數(shù)據(jù)后，結(jié)合車輛在路段的行駛速度、路段的長度、車輛到達交叉路口的間規(guī)律、交叉路口的通行能力等信息，利用交通控制優(yōu)化模型進行交叉路口信號配時方案的優(yōu)化，優(yōu)化的配時方案通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡又傳到路口信號機進行實施，從而實現(xiàn)對交通流的實時優(yōu)化控制 【 10】 。檢測器所獲得的基本數(shù)據(jù)與車輛的行駛速度、路 段長度、交叉路口信號配時方案、交叉路口的通行能力等結(jié)合起來，就可以預測出車輛在陸地上的旅行時間、旅行速度、車輛的延誤、擁擠指標等交通信息，利用交通控制優(yōu)化模型對這些交通信息進行分析、處理。交通信息服務的內(nèi)容通過數(shù)據(jù)傳輸設