交通信息与控制技术
第4部分 交通信息传输方式有哪些
交通信息传输系统保证了交通信息系统各组成部分信息交换的有效性和可靠性，其功能包括向现场设备发送指令、接受现场折本发出的确认信息、从各种交通检测器中获取交通数据、监视现场设备的工作状态。
4.1 有线传输
4.1.1 铜线传输
铜线用来传播电脉冲信号，电的流动性很强，可以在一秒钟开关三百万次（物理最大值），既三百万次脉冲。
以电话为例，人一秒种说话产生三百次左右脉冲，转换成电信号后，被电话机（里面有处理芯片）翻译成人能听的懂的声音。
所有脉冲都是在一个固定的频率下发送的，数字化以后，只发送2种状态，通电，和断电。既0和1.然后，在由电器里面的电路运算出结果。
电信号其实就是载有信号的电压或者电流。电压加到导体上就会产生电流，这个电流流到导体所连接的地方就也就把电压的变化转到那个地方，也就是将信号传导到了那些地方。
4.1.2 专线E1/T1传输
通过两对电话线路为用户提供高速的专线接口标准。2Mbps带宽提供32个64kbps的信道，可多用户使用一个信道，或单用户使用多个信道。该接入方式费用较高。
TDM技术（Time Division Multiplexing,时分复用）在数字通信系统中逐渐得到广泛的应用后，目前，在数字通信系统中存在两种时分复用系统，一种是ITU-T推荐的E1系统，一种是由ANSI的T1系统。TDM：时分复用和复用器（TDM：Time Division Multiplex and Multiplexer） 时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。电信中基本采用的信道带宽为 DS0，其信道宽为 64 kbps。
电话网络（PSTN）基于 TDM 技术，通常又称为 TDM 访问网络。电话交换通过一些格式支持 TDM：DS0、T1/E1 TDM 以及 BRI TDM。E1 TDM 支持2.048 Mbps通信链路，将它划分为32个时隙，每间隔为64 kbps 。T1 TDM 支持1.544 Mbps 通信链路，将它划分为24个时隙，每间隔为64 kbps，其中 8 kbps 信道用于同步操作和维护过程。E1 和 T1 TDM 最初应用于电话公司的数字化语音传输，与后来出现的其它类型数据没有什么不同。E1 和
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T1 TDM 目前也应用于广域网链路。BRI TDM 是通过交换机基本速率接口（BRI，支持基本速率 ISDN，并可用作一个或多个静态 PPP 链路的数据信道）提供。基本速率接口具有2个64 kbps 时隙。TDMA 也应用于移动无线通信的信元网络。
时分复用器是一种利用 TDM 技术的设备，主要用于将多个低速率数据流结合为单个高速率数据流。来自多个不同源的数据被分解为各个部分（位或位组），并且这些部分以规定的次序进行传输。这样每个输入数据流即成为输出数据流中的一个“时间片段”。必须维持好传输顺序，从而输入数据流才可以在目的端进行重组。特别值得注意的是，相同设备通过相同 TDM 技术原理却可以执行相反过程，即：将高速率数据流分解为多个低速率数据流，该过程称为解除复用技术。因此，在同一个箱子中同时存在时分复用器和解复用器（Demultiplexer）是常见的。
T1和E1是物理连接技术，是数字网络，可以同轴也可以光纤，T1是美国标准，1.544M，E1是欧洲标准，2.048M，我国的专线一般都是E1，然后根据用户的需要再划信道分配（以64K为单位）。比如PPP的DDN线路以及frame-relay的线路等都可以使用他们。
4.1.3 xDSL
基于普通电话线的宽带接入技术，最常用的ADSL是非对称的宽带接入方式。 DSL（Digital Subscriber Line，数字用户线路）技术是一种以铜制电话双绞线为传输介质的传输技术，它通常可以允许语音信号和数据信号同时在一条电话线上传输。
它利用现有的电话线开展宽带接入服务，无需网络建设投入，节省投资。在现有的电话网可以立即为用户开通宽度服务，节省了时间。此外，与拨号接入相比，DSL在开通数据业务的同时，一般不会影响话音业务，用户可以在打电话的同时上网。因此DSL技术很快就得到重视，并在一些国家和地区得到大量应用。
DSL技术包括ADSL、VDSL、SDSL、HDSL等，把这些统称为xDSL。不同DSL技术之间的主要区别体现在两个方面：①信号传输速度和距离；②上行速率和下行速率的对称性。
采用这种方式的有：交通诱导系统、交通监控系统和区域中心之间信息传输。
4.1.4 以太网传输
将控制中心的局域网接入到整个网络中，最终实现ITS共有信息平台。
以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如下：
当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：
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1、帧听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续帧听，直到信道空闲为止。
2、若没有帧听到任何信号，就传输数据
3、传输的时候继续帧听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列，以警告所有的节点）
4、若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到帧听信道状态。
注意：每台计算机一次只允许发送一个包，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。
4.1.5 同轴电缆线
同轴电缆线具有传输衰减小、抗干扰能力强的优点，一般信号需要中等距离传输时，可以采用同轴电缆传输。
同轴电缆(Coaxial)是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。
同轴电缆由里到外分为四层：中心铜线（单股的实心线或多股绞合线），塑料绝缘体，网状导电层和电线外皮。中心铜线和网状导电层形成电流回路。因为中心铜线和网状导电层为同轴关系而得名。
同轴电缆传导交流电而非直流电，也就是说每秒钟会有好几次的电流方向发生逆转。 如果使用一般电线传输高频率电流，这种电线就会相当于一根向外发射无线电的天线，这种效应损耗了信号的功率，使得接收到的信号强度减小。同轴电缆的设计正是为了解决这个问题。中心电线发射出来的无线电被网状导电层所隔离，网状导电层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电。
同轴电缆具有价格较便宜、铺设较方便的优点（相对于光纤而言），所以，一般在小范围的监控系统中，由于传输距离很近，使用同轴电缆直接传送监控图象对图象质量的损伤不大，能满足实际要求。
在工程实际中，为了延长传输距离，要使用同轴放大器。同轴放大器对视频信号具有一定的放大，并且还能通过均衡调整对不同频率成分分别进行不同大小的补偿，以使接收端输出的视频信号失真尽量小。但是，同轴放大器并不能无限制级联，一般在一个点到点系统中同轴放大器最多只能级联2 到3 个，否则无法保证视频传输质量，并且调整起来也很困难。因此，在监控系统中使用同轴电缆时，为了保证有较好的图象质量，一般将传输距离范围限
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制在四、五百米左右。
4.1.6 光纤传输
目前，光纤设备成本成本较大，尚未普遍应用。在高速公路收费系统、高速公路监控系统中，一般采用光纤接入方式。
光纤传输具有衰减小、频带宽、抗干扰性强、安全性能高、体积小、重量轻等优点，所以在长距离传输和特殊环境等方面具有无法比拟的优势。传输介质是决定传输损耗的重要因素，决定了传输信号所需中继的距离，光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点，光纤的频带可达到1.0GHz以上，一般图像的带宽只有8MHz，一个通道的图象用一芯光纤传输绰绰有余，在传输语音、控制信号或接点信号方面更为优势t光纤传输中的载波是光波，光波是频率极高的电磁波，远远比电波通讯中所使用的频率高，所以不受干扰。且光纤采用的玻璃材质，不导电，不会因断路、雷击等原因产生火花，因此安全性强，在易燃，易爆等场合特别适用。
光纤传输系统主要由三部分组成：光源（又称光发送机），传输介质、检测器（又称光接收机）。计算机网络之间的光纤传输中，光源和检测器的工作一般都是用光纤收发器完成的，光纤收发器简单的来说就是实现双绞线与光纤连接的设备，其作用是将双绞线所传输的信号转换成能够通过光纤传输的信号（光信号）。当然也是双向的，同样能将光纤传输的信号转换能够在双绞线中传输的信号，实现网络间的数据传输。在普通的视、音频、数据等传输过程中，光源和检测器的工作一般都是由光端机完成的，光端机就是将多个E1信号变成光信号并传输的设备，所谓E1是一种中继线路数据传输标准，我国和欧洲的标准速率为2.048Mbps，光端机的主要作用就是实现电一光、光一电的转换。由其转换信号分为模拟式光端机和数字式光端机。因此，光纤传输系统按传输信号可分为数字传输系统和模拟传输系统。模拟传输系统是把光强进行模拟调制，将输入信号变为传输信号的振幅(频率或相位)的连续变化。数字传输系统是把输入的信号变换成“1”，“O”脉冲信号，并以其作为传输信号，在接受端再还原成原来的信号。当然，随着光纤传输信号的不同所需要的设备有所不同。光纤作为传输介质，是光纤传输系统的重要因素。
4.2 无线传输
4.2.1 蜂窝数字分组数据（CDPD）
在现有的模拟蜂窝电话网上增加移动数据基站、移动数据中介系统、移动数据终端，进行无线分组数据通信，适用于数据量小、实施要求不高的场合，例如交通智能调度、远程监
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控、信息查询等。
CDPD工作流程：
移动数据基站 移动数据中介系统 数据 调制 路由器 其他公网
CDPD拥有一张专用的无线数据网，信号不易受干扰，可以上任何网站。与其它无线上网方式相比，CDPD网可达19.2千比特/秒，而普通的GSM移动网络为9.6千比特/秒。在数据通信安全方面，CDPD在授权用户登录上配置了多种功能，如设定允许用户登录范围，统计使用者登录次数；对某个安全区域、某个安全用户特别定义，进一步提高特别用户的安全性；采用40位密钥的加密算法，正反信道各不相同，自动核对旧密钥更换新密钥，数据即使被人窃得，也无法破解。CDPD使用中还有诸多特点：安装简便，使用者无需申请电话线或其它线路；通信接通反应快捷，如在商业刷卡中，用MODEM接通时间要20-45秒，而CDPD只要1秒；终端系统分移动、固定两种，能实现本地及异地漫游。
CDPD由以下四部分组成：移动终端系统（MES)、移动数据基站(MDBS)、移动数据交换系统（MDIS)和移动终端系统（MES)
移动终端系统（MES)：它由移动终端和CDPD无线Modem组成，CDPD无线Modem负责管理无线链路和协议，通常，移动终端与无线Modem之间的通信采用标准的串口协议，如：串行网际协议（SLIP)或点对点协议（PPP)，MODEM接口有RS?232，PCMCIA和内置PCI插槽型。
移动数据基站（MDBS)：每个基站最多可安装六块信道板，每块信道板为移动终端提供一个19．2kbps的空中接入，使移动终端进行全双工分组数据传输，同时它也负责频谱监测、频率管理。它通过一根64kbps帧中继与交换机相联。
移动数据交换系统（MDIS)：它由分组服务器和管理服务器组成。分组服务器负责数据分组交换。管理服务器负责用户帐户、计费和移动性管理，移动性管理采用Internet标准组织IETF(InternetEngineeringTaskForce)制定的移动IP模式。
CDPD骨干网：它由通用的中间系统（IS)组成，它实际上是IP路由器。IS提供无连接的数据报业务，根据每个分组的目的地址和当前的网络拓扑对分组进行路由。CDPD是基于TCP/IP的开放系统，可方便接入Internet 还支持OSI标难协议CLNP(无连接的网络协议）
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