第6讲-交通信息传输网络(交通信息技术-林晓辉)

第五章交通信息传输网络5.1传输网络中的信息交换技术5.2数据传输网络5.3光数字传输网络5.4无线移动数字通信网络5.5无线传感器网络第五章交通信息传输网络从业务角度划分，通信网可分为三大类：1）电信网：公众电话网、公用分组交换数据网、数字数据网、宽带综合业务数字网。2）计算机网：局域网、城域网、广域网、因特网。3）有线电视网，较少用于交通信息传输。5.1传输网络中的信息交换技术信息交换技术分类：电路交换、分组交换、ATM交换1）电路交换通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通讯线路。电路交换网的通信分三个阶段：（1）电路建立（2）信息传输（3）电路拆除电路交换网的优点：（1）信息传输时延小；（2）信号在连接通路中透明传输，传输效率高。电路交换网的缺点：（1）利用率低（2）通信双方必须相互兼容（3）有呼损5.1传输网络中的信息交换技术信息交换技术分类：电路交换、分组交换、ATM交换2）分组交换它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。具有几个特点：（1）线路利用率高（2）不同种类的终端可以相互通信（3）信息传输可靠性高（4）分组多路通信（5）计费与传输距离无关5.1传输网络中的信息交换技术信息交换技术分类：电路交换、分组交换、ATM交换3）分组交换分组到达目的终端的两种方式：数据报和虚电路（1）数据报将每一分组当作报文对待，每个数据分组中有目的地址信息，节点分组交换机分别为每个分组寻找路进，进行传输，最后在终端内进行重新排序和装配。（2）虚电路在通信前，通过网络建立逻辑上的连接，每个分组必须携带一个逻辑信道号。当分组到达节点时，节点根据其携带的逻辑信道号查找虚电路表，以确定该分组应发往的下一个节点及其下一段信道上所占用的逻辑信道号，再将该分组发往下一个节点。5.1传输网络中的信息交换技术信息交换技术分类：电路交换、分组交换、ATM交换3）ATM交换ATM是一种面向连接的技术，是一种为支持宽带综合业务网而专门开发的新技术。ATM技术的主要特点是：（1）信息均采用信元为单位进行传送，ATM能够支持多媒体通信。（2）ATM以统计时分多路复用方式动态的分配网络，网络传输延迟小，适应实时通信的要求。（3）ATM没有链路对链路的纠错与流量控制,协议简单，数据交换率高。（4）ATM的数据传输率在155Mbps-2.4Gbps。5.2数据传输网络数据传输网络的关键：信息传输的通信协议。1）OIS参考模型包括7个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。5.2数据传输网络1）OIS参考模型（1）物理层（Physicallayer）最低层、网络通信的数据传输介质，由连接不同结点的电缆与设备共同构成。主要功能：提供物理连接、处理数据传输并监控数据出错率、实现透明传输。（2）数据链路层（Datalinklayer）主要功能：在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。5.2数据传输网络1）OIS参考模型（3）网络层(Networklayer)主要功能是：为数据在结点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。（4）传输层(Transportlayer)主要功能是向用户提供可靠的端到端(End-to-End)服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。5.2数据传输网络1）OIS参考模型（5）会话层(Sessionlayer)主要功能是：负责维扩两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。（6）表示层(Presentationlayer)主要功能是：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。（7）应用层(Applicationlayer)参考模型的最高层。主要功能是：为应用软件提供了很多服务，例如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。5.2数据传输网络2）TCP/IP协议由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。4个层次：（1）应用层（2）传输层（3）互连网络层（4）网络接口层5.2数据传输网络2）TCP/IP协议TCP/IP协议特点：（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；（3）统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有惟一的地址；（4）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。5.2数据传输网络3）网络互联将使用不同链路层协议的单个网络连结,成一个整体,使之能够相互通信的一种技术和方法。网络互联设备（1）中继器最简单设备，工作在物理层，适用于完全相同的两类网络的互连。主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。主要优点是：安装简便，使用方便，价格便宜。5.2数据传输网络3）网络互联网络互联设备（2）网桥网桥工作在数据链路层，将两个局域网连起来。网桥的优点：A）使用网桥进行互连克服了物理限制，B）网桥纳入存储和转发功能可使其适应于连接使用不同MAC协议的两个LAN。C）网桥的中继功能仅仅依赖于MAC帧的地址，因而对高层协议完全透明。D）网桥将一个较大的LAN分成段，有利于改善可靠性、可用性和安全性。5.2数据传输网络3）网络互联网络互联设备（3）路由器路由器：连接因特网中各局域网、广域网的设备。工作在网络层。其工作原理：其作用：一、连通不同的网络，二、选择信息传送的线路。工作站A工作站B路由器1路由器2路由器5IP：12.0.0.55.2数据传输网络3）网络互联网络互联设备（3）网关亦称协议转换器。它在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。5.2数据传输网络4）数据传输网络在交通系统中的应用（1）交通控制中心内部局域网千兆以太网交换机千兆以太网交换机100M以太网交换机100M以太网交换机100M以太网交换机100M以太网交换机10M以太网交换机10M以太网交换机10M以太网交换机10M以太网交换机核心服务器核心服务器核心服务器桌面计算机桌面计算机桌面计算机桌面计算机核心层分布层访问层5.2数据传输网络4）数据传输网络在交通系统中的应用（2）网络技术在高速公路收费系统中的应用5.3光数字传输网络光传输网络的传输模式：1）准同步数字体系（PDH）2）同步数字体系（SDH）3）异步转移模式（ATM）5.4无线移动数字通信网络1）移动数字蜂窝网络三大部分组成：交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）。（1）交换网络子系统（NSS）完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。NSS系统包括移动业务交换中心（MSC）、来访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（ATU）、移动设备识别寄存器（EIR）。（2）无线基站子系统（BSS）完成无线发送和接收、无线资源管理。通过基站控制器BSC与MSC连接。5.4无线移动数字通信网络2）移动数字集群通信在铁路上的应用GSM-R（GSMforRailways）系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。GSM-R通信系统实现了如下功能：（1）调度通信功能（2）车次号传输与列车停稳信息的传送功能（3）调度命令传送功能（4）列车尾部装置信息传送功能（5）调车机车信号和监控信息系统传输功能（6）列车控制数据传输功能（7）区间移动公务通信（8）应急指挥通信话音和数据业务5.5无线传感器网络无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。无线传感器网络的优点：（1）无线传感器结构简单、成本低廉。（2）无线传感器采用无线电波传送信息，不受时间和天气影响。（3）无线传感器网络是一个自组织网络，因而可以利用它来构建一个自组织的、开放的系统。5.5无线传感器网络1）无线传感器网络的组成（1）无线传感器网络的结构5.5无线传感器网络1）无线传感器网络的组成（2）无线传感器网络的特点1、硬件资源有限2、电源容量有限3、无中心4、自组织5、多跳路由6、动态拓扑7、节点数量众多，分布密集。5.5无线传感器网络1）无线传感器网络的组成（3）无线传感器网络的通信协议包括物理层、数据链路层、网络层、传输层。（4）节点定位问题位置信息是传感器节点采集数据中不可缺少的部分，没有位置信息的检测消息通常毫无意义。确定事件发生的位置或采集数据的节点位置是传感器网络最基本的功能之一。目前主要的定位方法是利用少量已知位置节点，来获取其他节点的位置信息。5.5无线传感器网络2）用于ITS的无线传感器网络构建5.5无线传感器网络3）采用无线传感器网络进行交通信息采集5.5无线传感器网络4）无线传感器网络在智能公交系统中的应用通过添加传感器等辅助设备，交通信号控制器可以估算出公交车辆到达交叉路口的时间(旅行时间)，计算出公交车辆在路口是否需要给予优先(可选择乘客数量作为优先权重)，然后选择合适的优先控制策略，通过调整绿信比来优先放行公交车辆。小结本章主要介绍了传输网络中的信息交换技术、数据传输网络、光数字传输网络、无线移动数字通信网络、无线传感器网络。下一节内容：第六章交通信息控制技术