（计算机应用技术专业论文）现代高速公路联网收费系统研究与实现.pdfVIP

哲片i 航爷航人人学坝l “节位沦义 7 2 7 6 2 摘要 为r 实现高速公路的联网收费，需要建奇：一个，苛速可骓的 算机i 而9 络码j 通 信系统，解决分小j 数谢的采集j 传 1 ；i 以满越收费铭坪、拆i f i l 以及交通流分析 等需求。本文以汀苏高速公路闷联网收费t 柙为对象，探讨高速公蹄例联网l l 奠 费技术。尚先分析蹄嘲收璇投术的现状，并搬 】；i ；联网收费需求，捉，蹄叫收 费的原则和实现方案。存对儿种高速删络通信技术及j 呲t 能进行分析j 比较的 堆础f i e j _ 论述r j 走j ：s 【) i i 的通信系统、收费州络的改计嗣墒于分币i 处理的 数拥采集j 分析技术与实施方案。文节列汀_ ! ) ) ：高速公路嘲联| 南c | 收费丁程的实现 进行r 系统。阽能分析。， 、 【关键宁】高述公路网缔收费“域时s d h 数州库 堡! ! 坚! 望坌堑坚i 竺l 竖鲨墨竺塑堑! 茎堡 a b s t r a c t i no f d e rt or e a l z et 0 1 l c h a r g i 1 91 h r o g h t h ene w o f ko f e x p r e s s w a y ，i tn e e d st o b u jj du pa h i g h e m c j e n c ya n dh l g h r e j j a b 川l yn e l w o r k ，a n dr e s o j v el h ec o j i e c f j o na n d t r a n s f e ro fd i s t r j b u t e dd a t af o rl o 川n gm a n a g e m e n c ，a c c o l i n td i v i d i n ga n dt r a f n c 几o w a n a i y z i n g b a s e dd nl 1 e p m j e c lo ft o c h a r g i n gl h r o u g h f h en e f w o r ko fj i a n g s u e x p r e s s w a yn e t ，t h i sp a p e rp r e s e n t st h et e c h n j q u eo ft h es y s t e m 7 r h ep a p e rn r s t i y a n a l y s e s l h ec u 丌n l l e c h n i q u e o fl o c h a 唱i n g a n di h e n p 【i f s f o r w a r df h e i m p l e m e n t a t i o no t h es y s t e m s o m e t e c h n i q u er e l a t e dt ot 0 1 | c h a 喀i n g ，i n c j u d j n gt 0 1 l c h a 喀i n gn e t w o r k ，s d h _ b a s e dc o m m l i n i c a l i o ns v s t e ma n df r a n s r e ro r 讲s ( r i b u 把dd a t a a r em a i n l yd i s c u s s e dt h e p e r f o r m a i l c eo f l 1 es y s t e mi sa n a l v z e da sw e l l 【k e y w o r d s 】e x p r e s s w a yn e l w o r k1 b | lc h a 。g l l l gw a ns d l ld a t a b a s e 南康航空航天火学硕：f 学位论文 1 1 课题背最 第一章绪论 随着我隔经济的发展，闲家鼓励多渠道筹 终资金发展交通的政策，使我同高速 公路的建没发展迅速。似足一路一公司、每条路、每座桥都独市收费的方式，已f “ 重阻碍了交通发展，减少：1 ：线收费站和减少停车次数以提高下流景成为当今重要研 究课题之一。祚：一些发达同家，经过几l 年的发展，已形成地区性乃至全国性的商速 公路网络。就我阳几前闻内情况来看，瞪束高速公路、京沣墉高速公蹄和改造前的 沪宁高速公路揶建讧厂棚应的通信和收费系统，实现，车辆一次性交费。 以礼：阴氏汀入桥1 9 9 9 年9 月2 8f i 建成通车为标志，rj ：苏高速公蹄网全线丌通， 实现r 联网运营，这足我fj ：i f 筇一个实现联网收费的全封闭高述公蹄刚，是【1 日家的样 板工程。它小仪将极大地促进汀苏地区绎济的发艉，胁几将为今历的商速公路联网 收费建设提供良好的借鉴和经验。本课题以 i ：勘：高速公路网联网收费t 程为对象， 研究高速公路联网收费系统的设计j 实现。 i i ：苏商速公蹄网同前沪宁商速公路( 江苏段) 、锡澄高速公路、江阴长r i 公 路大桥、广靖高速公路及宁通公路江广段( 简称叫路一桥) 组成，r = | f 】长江公 路火桥把苏南路网( 包括沪宁商i 速公蹄r l ：苏段、锡澄商速公跚) 平| | 苏北蹄网( 包括 “靖高速公路、宁通公踹汀j “段) 连接贯通，负l 罔【i 所示。 一前沪宁商速公路( 7 i 苏段) ，1 为：弓。沪高速公路股份有限公i 日营运管理，r i ：阴 眨rj ：公蹄人桥成、) r 股份有限公r d ，j “奶f 、锡澄高速公路也各r 1 成i ：j 独立法人的 责任公司，宁通公路汕：j “段i l l 事、i k 性单位宁连宁通铃理处负责1 ：坶运营。随着r j ：苏 省高速公路建设的蓬勃发展，将仃更多的商速公路并入卜述蹄网联网运行，因此联 网后通行费的收集利俞理分配足各建设倚坪单位最为关功的问题。联网收费一足涉 及管理问题，一：足涉及拆i 怅n d 题，任何方案都必须满足便于有效管理和合理分配通 行费这两个堪本原则。 江苏高速公蹄网采j j 划闭式收费，于采川非接触i c 、计算机收费管理和坚 持“一布一p ”的原则，进高速公蹄的卞辆均神渊i 应的入收费站进行记录，记 录中包括入f l j 【j 收费站、进j j 苛述公路的l 删及时问、车情、车辆类别( 收费、公务 车、军屯、u 形行驶车辆等) 、进口收费员t 号、通行l 二编号和收费额等信息。高 速公路管理巾心、7 i ：总整个路网再收费站收费收据，对收费数据进行科学的分析、携 理和统计，即可得到所需的人部分交通流数捌。同时收费数据也足进行通行费分配 的基 i 。 o l 、 h 、 蟑$ 日年 i 苒泉航窄航灭人学硕i 学位论文 交通流数抓足衡最商速公路运营f 寿况和制定收费标准的重要依据，对高速公路 运营管理( 运输、符坪、养护和收费) 、交通设施规划、交通经济分析及交通安全均 具有重要意义。传统的变通流调查方法柯人丁路侧调查及仪器调杏。人t 蹄侧调查 需要大量的人j 、物力，无法进行2 4 小f 时全天候连续调查，并口需要对l 恢集的原始 数据进行人量的整理t 作，才能获得最终的结果；仪器调查l - 要有磁场式( 感应线 圈) 、超声波式及图像处理技术。f f i 这种方式只能获得安装设备断而的交通流数据， 若需要对全线进行调杏，需要安装人景的设备，结果受天气情况、仪器精度的影响， ”几设备一般安装在高速公路1 j 线j 二，无法得到准确的j ：北高速公路的交通流数据。 实现联网运营后，可以实时将收费站的收费数抓传输到收费舒理巾心或分小心，实 现2 4 小时交通流连续调杏，1 i 受天气变化的影响。随着封i = j j 高速公路删的扩展，将 新增的收费站局域网并入7 域刚，f ：对汁算机软件j ： 行必要的修改即可完成路网内交 通流量分析系统的j r 展，仁省人茕的1 ：程费川。夭i 此，利用封闭式收费对高速公蹄 的收费数据进行交通流分析显今厉高速公路交通流调查的一个方向。 1 2 路网收费技术现状分析 足几卜阿以来，我闻高速公路发艘迅速，“1 高速公路发展到一定水、h 形 成路网以后，就观蹄网收费d 日题。我泪的高速公路摧小 ：足靠贷款和集资修建 的。为r 保弧矬砹资金的偿还，吲家允计高速公路i 投费经营。十建设的年限不 同，i ；珲崭所仃制性质不同，资金来源不州等原斟，在同一路网内可能现多家 公司竹珲和营运的情形。于要实现合理l 改费，必然要建立1 i 线收费站和匝道收 费站。封闭式收费系统需要通行券以达到按币型及嚏程收费的f i 的，并个营运公 司使川的通行券可能4 j 吲，收费方式及箭：理方式也4 i 尽一致。神i 这利一情况下，研 究合坪的蹄网收费形式，减少下辆停下次数几实现合理收费，足蹄网收费菏先要 达到的用的。于路删内小周公司经营，通行费的分配成为择家关注的焦点，通 行费精确及时的分配足蹄网收费的必然耍求。研究蹄网收费并能顺利实现蹄网联 网运营袖：我足汁次。a 成少卜线收费站，扩人蹄网收费范i 同是发展的方向。 ，i ：苏地处艮江f 游，足我m 的一个经济人省。当前，江苏的i 苗速公路i e 处于 急速发展之r h 为r 实现联网收费，f ：实现收费数圳的传输，必须建秒先进可靠的 收费网络。 汀功：商速公路州采川判川一戈收费，使川非接触i ck 作为付款媒介，实行“一 车一卡”，行高速公路背运公i d 对所收款项进行拆帐刍i 算。不停币收费系统( 肼c ) 采j j 艮距离肌f c 卜的方式，使市辆纤过收费道u 彳i j l 】停琦：即可完成收费。监控 系统则采川币辆检测器、气象检测器等设备收集道跚信息，使用可变限速标志和 可变情报板等设备对道路下流、1 j 速作提示和挖制。此外，还借助远程监视图 像进行收费午道数景的调。1 i 和踏段流茕控制信息的反馈。这样就需要一个高效、 1 现代高迷公路联网收费系统研究与实现 可靠的网络通信系统，以满足商速公路运营、竹理j 监控要求。 就收费系统而舂，于钙：秤体制、拆i 怅及交通流分析等方而的需求，需要将 收费血i 的收费数据向竹：坪分一i t 心和r ir 心传输。江苏高速公路网魑_ 术沿丌j 沪宁高速 公路( ? i ：苏段) 的有关规范。沪宁高速公路开通初期为单一的商速公路，并未考虑联 网收费要求。在沪宁高速公路( 门：苏段) 非接触l cp 收费系统运营期问，于通信 系统建设滞后于收费系统，冈此从1 9 9 7 年起子收费站疗勺数掰采取每h 定时集，i ，采 集的办法( 即每几凌晨0 1 ：o o 0 3 ：o o ) ，l l i 收费t i t 心、分叫1 心服务器通过l u 话线和 调制解调器( m o d e m ) 利川w i n d o w sn t 提供的r a s 服务( r e m o i ea c c e s s s e r v i c e ，远稃访问服务) 连接收费站服务器进行数据汇总。这种数猁采集方式属于 点对点的通信方式，传输速率低，数= 5 t ；的实时性筹，并1 数据的安全性没有保障。 冈此，联网收费后，要做到每班结算、当ii 交割的1 标，就必须进行联网的工作， 通过通信系统s d h 光纤t 线提t j 给川j 、的专线，将所有收费五k 收费分，d 利收 费t i t 心的计算机局域网连接成为广域嘲，为联网收费提供网络基7 f 2 1 ：。 ，】2 苏高速公蹄网采川计算机统一联网收费的i ；砰方式，利川通信技术、计算 机技术和。域网技术，形成一个独特的高速公路食! i k 网( i n t r a n e i ) ，并实现收费数捌 的采集与分析。 本文将论述f f ：= _ ) _ i ：高速公路联网收费系统的研究j 实现。行先阐述路网收费的 原则，分析了蹄网收费系统的体系结构：然后n ：分析网络通信技术利高速公路网 联网需求的基础j ：，分别提商速公路通信系统和收费1 域网的设计方案；瑶后 论述分布数猁采集j 分析技术，提i i 收费数据传输、分析i 通行费分酉己的方案与 实现。 堕塞堕窒堕盔盔堂堡兰堡堕壅 第二章路网收费的设计原则与系统结构分析 2 1 路网收费的基本原则 汀苏省交通厅在高速公路网的建设过程t t 就开始考虑路网收费并要求在1 9 9 9 年 实施，实施以后将为我国高速公路联网1 1 5 费提供很好的经验。 路网收费的基本特征是进入路网的车辆只需要缴纳一次通行费。 对车辆木身而言，通行费收取应按照车辆的类别和行驶幔程按预先制定的收费 标准合理收费。_ = 1 i 阕为路网而增加通行费或者产，卜不合理的收费。通行费分配的原则 是谁修路谁得靛，即车辆在某条路卜的通行费归该路所有者收取。归纳起来，路网收 费实施原则为： 联网收费、分路计价、一次缴费、逐车分配、每班结算、当日交割。 1 联网收费 随着高速公蹄的发展，原先的一蹄一公司，每条路、每座桥独立收费的办法将 阻碍交通发展，减少卜线收费立i i i 和减少停车次数成为发展方向，道蹄联网后不是独立： 收费，而足进入联网系统后一次性收费。 2 分路计价、一次缴费 山于路刚内公路等级有所不同，省政府批准的符高速公路及桥梁的收费标准和 收费政策规定j ：会有差别，因此路网寅分路计价，次收费，计算机汇总。 3 逐车分配 为了保障锌独抗公司的利益，对午辆通过后收i 致的通行费实行逐车分配的原则。 山于采j 口计算机管理，当车辆到达口时，该车在其通过的每一条高速公路或大桥分 别应交的通行费是可以计算的，次收取的总通行费数据随时可分配到各个公司，有 利于通行费按公r 公难的原则进行分配。 f j 于诸多原闭( 通行号丢失、坏 、收费员锵误输入、u 行、欠费等) ，有少量车 辆的通行费不能精确神i 路网内分配，此部分通行费可按备高速公路的收费总额占路网 收费总额的比例进行分配。因为收费总额不仅和里程有关，也和车辆数及收费费率等 因素有关，包含f 更多的合理收费闪素。 4 每班结算 对于每一收费站每班次来说，交班时计算机就可计算出涉及该站的路、桥公 司应分配的收费额数槲，并将数据h 艮收费巾心或分中心。 5 当月交割 路网内的收费站，当i _ i 将所收取的现金向银行交割，各条路的通行费分配应根 s 塑! ! 生丝坌堕壁塑坚塑至堑型堕! ! 壅堡 批收费荫；婵，i ，心的计算：j i 几分配结果进行分配，j i ：进入符公吲 帐，“，这批_ 行铂：一个分配 复核和统一竹坤的m 趔。 2 2 路网收费的倩息规范 汀苏路刚的建i 5 ； 基本i ：足参照沪j ：高速公路( 协段) 的牛虑舰范和标准。硼 沪宁高速公蹄开通初别为单一的。留逑公路，f ：来考虑路网收费。闶此江苏商速公蹄 联网后，需要进行丰j 越的改造t 作，并结合今后蹿嘲的发展趋势，没计先进的联网 收费系统。 从根本，卜说，路网收费必须有政策支持，达到实现蹄网收费减少收费站点及简 化铃理的f = _ | 的，同时跺网收费也给婚网内符公司的竹婵及连没；特来一定的制约条什： 1 路网i 收费设施0 i 论足硬什设备还足i 叟费软件，均必须满足路网的要求， 达到一定的标玳。7 i ：苏要实现联网收费的婚网内符路、桥的收费设备满足此要求。 2午辆分类必须统。沪宁、广靖、锡澄高速公路；| = i r i ：阴犬桥采j j 同样的下 辆分类标计 ；。如果午喇不统一，路网内统一收费 j l 计价将不可能。 3备路、桥仃i 刿确的收费标准州政策。 j3 靖、锡澄高速公跚羊| l 沪宁商速公路实行的收费标h e 年同，一型1 i 每公i n 通行费04 元，璀至六掣卞费率比率为1 ：15 ：2 ：3 ：35 ：4 。 j “站、锡潞商速公蹄和沪宁高速公蹄收费颧的计算采川年i l 同的尾数处理方 法：尾数以五c 为单位，实行禽i 进八，i 、七作五的计费原则。 j 。站、锡潍高速公路和沪宁r 遗速公路( 江苏段) 采1 干l l 同的最低收费额标 准：一型车和。：型市1 5 元，艰下羊| 1 洲喇下2 0 元，瓦玳车平六艰午3 0 元的最低 收费标准。 ，l ：阴k t i 公路人桥实行按乖，弘按次汁费。 对无通行p 、u 形行驶、欠赞等特殊下辆，按沪宁高速公蹄( r 苏段) 槲同 的管理办法雨晰；挑处理。 4 路唰内收费信息格式统一。从【乇远考虑江苏锕，钔塞公路应有棚戍规定和标 准，同前綦本沿用沪宁高速公路( l ：功：段) 的有关规范。 5 通行k 祚蹄劂内统一，南网和北网的通行p 不1 乏通川，可以采川不同的色彩 和蚓案以便分丌使川，n 红k i 存假鼢j 叫及1 ：州公i d 标忠，小j 闷蹄i 捌的卜1 i 能通川。 莉：同一蹄刚内，通行忙及臀辉门jp ( 身份忙、维修p 等) 、公务p 的符理，也必须有 一个规定。 6 收费站编目标准统一。随精路嘲的扩人，更多的高速公路将加入路网，符路 段收费站的编号廊遵衙统的规定，以便于计钟：机处理。沪宁高速公路( ：苏段) 1 1 5 ( 费立l i 从东向西采j 1 j 3 化编号，分别足花桥( 0 0 0 ) 、昆l i f ( 0 0 1 ) 、麒麟( 0 1 8 ) 、南 6 南京航空航天人学项f 。学位沦文 京( 0 1 9 ) ；锡潞路采j t j 从南向北的3 位编f ，即无锡互通( 0 2 0 ) 、7 i 阴北( 0 2 3 ) ； 江阴人桥作为南北网的分界，属于南网部分为( 3 9 9 ) 、属于北网部分为( 4 0 0 ) ：广靖、 宁通公路z l ：广段也采用从3 位编号，即靖 1 ：( 4 0 1 ) 、广陵( 4 0 2 ) 、砖桥( 4 0 6 ) 。 7 通行p 编号标准要统一。沪宁、。靖及 i ：阴人桥都发放自己的非接触i c p 通行券及收费员身份卡，因此为便于蹄刚内的非接触l c 管理，非接触l c 卡的编 号必须统一，以免现重号现象。 2 3 路网收费系统的体系结构分析 高速公路联网收费足现代高速公路发展的必然趋势，它可以提高下辆行驶效 率，易于集i j 控制和管珊。z i ：苏高速公路联网收费系统应包括以下予系统： 通信系统的实现 收费广域网的实现 分布数据的传输 数据的处弭与分析 蹿网收费系统的体系结构示意同如图2l ，抨了系统的功能如下： j 通信系统 通信系统为收费、监控及营运、l k 务铃理系统的信息传输提供高效可靠的 通信手段。 2 收费“域网 连接全路网收费l t 心、分r l 一心平| i 收费站收费系统计算机和服务器为联 网收费提供网络慕硎 。 3 收费数捌传输 符收费站收费数据传输并亍j 总到所属分小心和总巾心，实现收费数据的 集r h 为收费箭理、分配以及决策系统提供基j i | 。 4 交通信息分析1 j 通行费分配 交通信息分析为交通运营管胛、交通没施规划、交通经济分析和决策提 供科学依捌。通行费分配足路胁f 5 ( 费的最终实现。 i 三；二7 1 l 收赞站i i 数据库c 剥! 旧蔷卜自 卜弋 j l i ：j 、毅 l 彳j ：数据分析 l 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 ii j ll通信网 翻2 1 路网收费系统体系结构 堕窒堕窒堕盔查堂堡! ：! ! 堡堕苎一 第三章网络通信技术分析 随着计算机嘲络通信技术的发展，商性能、商可靠性的通信技术为现代i 苛速公 路网络收费系统的实现，提供j 一氍实的技术堆础。f 而将从技术的遁j j 性_ f i i 先进性 发，对几种网络通信技术在技术特点和性能l ：进行分析。 3 1 綦于s d i i 的通信系统 光纤数宁f e 输系统为高速公路的通讯提供远距离传输通道，光纤数手通信的传 输容最1 j 所采川的数字复接系列订哭，数# 复接系列包括两种：一利i 足准同步数守 系列( p d h ) ：另一种同步数产系列( s d i n i ) i 。p d i i 系列在光纤数宁通信的历史 上发挥了重要作川，f 是l l i 于复川仆制小身所带来的局限性，p d 1 系列i l i 逐渐破 s d h 系列所取代。下而将对p d i t = i s d i 进行比较，j f ：重点分析s d h 的丁作性能， 来说l 刿7 l ：苏路刚采j 培于s d lj 的通信系统的先进性和台职性。 3 1 1p d h 通信系统及其缺点 p d h 有两种复川体系：一足以l5 4 4 m b i t s 作为墙群的2 4 鼢p c m ( 脉码调制) 系列，采川的家车l i 地区有北荚取本，j 川北荚和几本钒：一：次j 评以i ：的复川方式 又4 i 同：另一利足以20 4 8 m b i “s 作为琏 咩的3 0 3 2 蹄p c m 系列，采川的罔家和 地l 爱有欧秽1 不| | r i f 震f 。 1 p d h 的复川原理 以我围采川的3 0 3 2 路p c m 系列为例从肚群： ：次群、：次群到州次群， 通信容量以4 倍的关系递增，速牢则以哜人于4 倍的关系递增，这足冈为p d l i 采 门j 准同步数宁序列。见表31 所示： !i 群吁 叫五 l 码速( m b i t s ) 20 4 884 4 83 43 6 81 3 92 6 45 6 49 9 2 话蹄数 3 01 2 04 8 01 9 2 07 6 8 0 表3 堡! ! 堕些竺堕堕型坚鲨墨竺业塞! ! 茎堡 一 礼13 0 3 2 蹄p c m 数宁通h 采j jrl r 码述调整方，犄每个瞬时速率仡一 定容差范旧内的低码速支蹴的信息码通过艄入一些无信息比特方一戈将4 个支蹄的码 速调整到棚矧的某个较高速率，然后阿进行同步按位复用。以4 个揍群复j 1 j 成：次 群为例，码速调整前4 个堪群速率标称俺1 i l j 为20 4 8 m b i t ，s ，f l _ i 于基群- i 时钟稳定 度为5 0 p p m ( i p p m = l o e 6 ) ，烈- ：此可算4 个摹群的瞬时速葺夏在2 0 4 8 m b i “s 】0 3 b i t s 范m 内变化。神j 码速调整过程巾，对瞬时速率低的支蹄插入一些兀息脉冲提高码速 率，对瞬时速率一岛的支蹄则4 i 捕或少插川_ j 二码述凋惟的无息脉冲，绎过码速调祭后， 4 个支路的瞬时速率都为完全车同的21 2 m b i t s ，然后再对这4 个支路进行同步复 川，得到84 4 8 m b i “s 的：次耕。“1 然，接受端要根据发送端的情况决定是否要消除 发送端插入的码元，为此j ：高次群帧结构吖f 增川r 帧同步码和椭入标忠码等。这就 构成准同步数宁复川。 2 p d h 通信系统的缺点 p d h 通信系统木身的复川体系有e 局限性，l 体的来讲，影响p d h 继续发展 的缺点有以下儿个： 1 )l = 界i ：存在仃两种复川体制，如f j 所述北荚、瞅r ir 的i 种速膏夏体系造 成一一个地瞬肚标玳旺刁i 兼容，引起旧际l ：h 通的阳难。 2 )无标准) 匕接i j 肌范，导致4 i 厂家的设备m 光路卜无法通。要互通只能交换 心到l “接uf ：进行，这限 | j i j ，联i 叫应川的灵活性，也增加j 网络设备的复杂性 和运营成小。 3 )j ：下f “路需完整的( 去复川复川) 设备，结构复杂，、i k 务费川高，数宁交义 连接( d x c ) 的实现非常复杂。于，mp d l l ，i ，每级1 1 j 玛逑调牾揶可能插入r f i ；i 5 速调整川的无信息码，川十u ! 别足西捅入无f 青息码的插入标忠码，以及川十 谚 别数字流汁尼的帧同步f i l 5 ，这样就导致低次群信；刘马流张岛次l 睇码流一i 的兀 规律性，使搿要从商次群码流r ir 分低次群要绎过逐级分解年码速恢复，从而 、 导致了设备的增加。 4 )帧毛i 构c i t 川于操作维_ ：r t 的比特很少，无法满足现代纠能化通信网络的要求。 3 1 2s d h 通信系统的分析 3 1 2 is d h 的帧结构 s d h 网的一个哭键：叻能是列史蹄信e ，( 2 3 4 1 4 0 m b j c s ) 进行同步数宁复川， 交叉连接和交换。这就要求支蹄信号7 1 ；帧结构内的分前i 均匀、具有舰律性。为了满 足这样的要求，s d h 的同步传输模块s t m n 采川厂以宁一 ，为基础的矩阵帧结构。 1 0 堕窒些窒堕丕查堂堕j ! 堂丝堕壅 它2 7 0 n 列彳f f 9 行宁节纽成，每宁节8 他。对于s t m 而寿，帧长度为2 7 0 9 。2 4 3 0 个宇1 ，川? t 1 于2 4 3 0 8 1 9 4 4 01 讧，j c 帧周期为1 2 5 us 。帧绡构- l l 字节的传输足从 左到存，j jj ：到下按顺序传输，汽至整个2 7 0 9 个宁诲部传送完，f 1 _ 传送f 一帧， 如此一i i i 一帧的传送，每秒传送8 0 0 0 帧，敲s t m 一1 的数码率为f b = 2 7 0 9 8 8 0 0 0 = i5 55 2 0 m b i t ，s 。如表32 所示 a 1a 1a 1a 2a 2a 2c 1j 1 b 1ejr s o l f lb 3 d 1d ld 3c 3 a up t r 杆针 g 1 b 2b 2b 2k 1k 2f 2 s t m 1 净载衢 d 4d 5d 6h 42 6 0 歹u d 7d 8m s o hd 9z 3 d 1 0d 1d 1z 4 12 s 1z 】z lz 2z 2m 1e 2z 5 p u h 表32 整个帧分为i 个区域： 1 ) 段丌销区域 段丌销i 爱域足指s t m ，n 帧结构r fr 为 r 保“信息1 朗苦传送j 衍刚期l 的字节，这些 字节主要供恻络运行、镑埋署 吲t 护使川。表3 2i i l1 9 列，1 3 行( r s o h ) ，5 - 9 行 ( m s o h ) 均属于段丌 ! l j 中1 7 。对于s t m 1 来说，共有7 9 8 8 0 0 0 = 46 0 8 m b i “s 可j | j 于网络管卿、运行和维护。 2 ) 信息净载荷区域 信息汀 载茼区域为存放信息的地方，表3 2r j 1 9 行，1 0 一2 7 0 列区域。当然， 其 f 1 还包含少最的川于通道性能监视、倚理挖制的通道开害l i 宁协( p o h ，第1 0 列) 通常p o h 作为净载荷的一部分1 j e 一起莉：网络t f t 传送。 3 ) 管理单元指针屏：域 所湘指针足一细码，它的数值人小指示净负荷l 爱域内的笫一个宁”仃在s t m n 帧 内的准确位胃，以便接收端能i i i 确识别。表32r l - l 一9 列，第4 行为指针( a u ) 所 处的位胃。采川指针方式足s d i 的厦夏特觚之一，它可以保证作准同步环境r f ，完成 复用同步和s t m n 信号的帧定位。 ： ，：?l w斗， 堕! ! 塾! ! 丛叁堂堕：! ：兰丝堕墨一 2 m b i l s 支蹄信号经过速率旺配进入容器c 一1 2 tj t ，c 一1 2 的数捌格式为9 行4 列3 4 宁 i i ，l j ! i | 周期为1 2 5us ，如图32 ( a ) 所示，j 迷率为f b = 3 4 8 8 0 0 0 2 21 7 6 m b i l s ；c 1 2 加l ：】个竹的通道丌销p o h 厢成为v c 1 2 ，v c - 1 2 数据 符式为9 彳亍4 列3 5 个宁节，帧周期为1 2 5 k ls ，如图32 ( b ) 所示，l e 速率为f b 2 3 5 8 8 0 0 0 ：= 22 4 0 m b i “s ： v c 一1 2 肌卜1 个守们nt u p t r 后成为t u 1 2 ，t u 1 2 的数捌格j 1 = 为9 行4 列3 6 个 宁1 ，如冈32 ( c ) 所示，e 速率为舟= 3 6 8 8 0 0 0 = 23 2 4 m b i t s 。神：t u 一1 2 内的第一 个7 霄为t 【j p t r ，于v c 一1 2 订：t u 1 2i 帧内足浮动的，1 u p t r 作川足指叫v c 1 2 的第一个宇1 ，即p 0 l ，存t u 1 2l 帧内的初始悔箭。随后3 个t u 一1 2 按宁例刑捅同步 复川成一个t u g 一2 ，t u g 2 的数据惭式为9 行1 2 列，帧周期为1 2 5 us ：7 个t u g 2 按宁一红问椭同步复川j j 殳一个t u g 3 ，数掘格式为9 行8 6 列，第l 、2 列为同定塞 入产仃r ，je 余8 4 列7 个t u g 一2 依次l l i ，；3 个t u g - 3 按宁节问插同步复川成 v c 一4 ，v c 4 数抒；格式为9 行2 6 i 列，1 9 列为同定塞入严1 yr ，余2 5 2 列3 个 t u g 3 依次i 一f j ov c _ 4 阿埘l ：a u p t r 机构成了a u g ( a u 一4 ) ，a u g 佴加l ：段丌 铺( s o h ) 即构成了s t m 一1 。 9 4 8 4 8 4 劁32 此可见，2 m h il s 支鼢信号经过映射、指针调整、同步复川的过程之后，j 虚容器v c j 2 尢s t m 一1 帧rj 1 l i 周定位最的4 列宁一盯，这样接收端可以很容易的把所 需支路单元分m 来，然后根据支路单冗q 1 的第一个宁讧的指针俺，即可找到棚虑的 v c ，综结v c 的l l 厩，即可恢复发送溅所传送的信息。其它1 支路信号也是经过 这种方法来传送和接收的。 3 1 2 3s d i i 系统特点 s d h 系统作为种崭新的传输体制，有萄p d h 系统 i 可比拟的优点ij o l 。 ) s d h 系统使得15 m b i t s 、2 m b i “s 两人数宁系列，：i 人地犀：性标准在s t m l 等 级l ：获符r 统一。数宁精i j 丫l - 跨越吲界通信时，不需转换为另一利t 标玳，第一 次实现了数字传输体制l 的用际性的标准。 现代商速公路联网收费系统研究与实现 2 1 采j | j 了同步复川方式和灵活的复j 1 j 映射结构，使得不同等级的码流神：帧结构净 负荷内的排列足有舰律的，闪而只要利用软件即可使高速信号一次赢接分插 低速支路信号。这样既不影响别的支蹄信号，又避免了需要对全部高速信号进 行去复用的做法，省去r 复_ i l _ 去复用设备，使网络结构得以简化。 3 1s d h 的帧结构巾安排了卜富的开销比特( 大约t 叶信号的5 ) ，因而使网络的操 作、管理能力火大加强，管理化程度大人提高。 4 1 于将标准光纤接u 综合进器种一i 同的网元，减少将传输和复_ 1 1 分开的必要， 从而简化了硬什，缓解了砷j 线拥挤，仃利于网络丁程化。 5 1s d h 网与现有的网络能完全兼容，既可以实现兼容现有准同步数宁网的秤种速 率，又可以容纳商速局域网的光纤分布式数据接口( f d d i ) 信号，城域网的分 布排队双总线( d o d b ) 信 ，以及综合、i k 务数字网的异步转移模式( a t m ) 信 元等符利，新的q k 务信号， h 足s d h 系统也存在一些缺点，：要足频带利川率不如传统的p d h 系统。p d h 的1 4 0 m b i “s 可以容纳6 4 个2 m b i “s 系统，而s d h 的1 5 5 m b i “s 却只能容纳6 3 个2 m b i t s 系统，其频带利川率从p d h 的9 4 下降到8 3 。此外，于人规模采川软仲控制 和将业务量集巾在少数几个链蹄和交叉连接点| j ，使软什儿乎可以控制网络i ：的所 有交叉连接设备和复朋设备。这样7 1 ：网络层f ：的人为错误，软4 ，i ：故障乃至计算机 病毒的入侵都可能导致网络的做障，共至全网瘫痪。这就要求软什的高度可靠性， 建立严格的安全维护管理制度。于s d h 系统的显著优点，在小阿f _ 前也缁到厂迅 速的发展利虑用，部分地瓦已经使川s d j 来替换原有的p d h 网。 3 1 2 4s 1 ) 网络的拓扑结构 吲络拓扑结构对于传输网的可靠性和经济效益具有重要意义。s d h 的主要网络 i 5 乏备有终端复用器( t m ) ，分捅复川器( a d m ) ，数宁交叉连接设备( d x c ) 等，利用这 些网络设备可以构成点对点、线形、星形、树形、环形、网形等备种1 ；同的网络拓 扑结构，给廊川带来了极大的灵活性。 1 ) 总线形网 1 1 i 线j 髟网l f f ，、f p 务足j 仃一连串f i ：连的竹点传送的。业务( 语音、数据、图象) 可以在链l 的仔一节点一h 下。两端的竹点为终端1 竹点，可以d 1 终端复用器稀1 线路 复f j 器等组成。q t 问的节点既可是禽有 d mi ：下活路前点，又可足雨，| ：_ 节点。s d h 总线形网，适川于铁蹄，i 苛速公路，锊道网等方而的虑j 。见罔33 r a ) 2 ) 星形网 南e r 堕窒些盔查竺堕i j 兰! ! 堕塞 一一一。 7 l ! 这种结构 ，所柯的、咿务郜通过一个t i 心盯点，称为枢纽，通常是数宁交叉 连接设备。星j f ；网的1 i 囊缺点足例络脆弱，虫果根纽失败，j ! j i j 么符支路都不能传送 、i k 务。这类网一般刚于川，1 1 接入网。见同33 ( b ) 3 1 环形刚 环形网即将总线j 眵网环路连接起来，只a d m 节点构j 茂t 没有终端节。_ a 这 类网神js d h 系统t ，起着重要作加+ 网为该类网存刚络故障时( i u 缆切断，停u ，某 节点火火等) 能迅速( 小于5 0 m s ) n 愈。环形网的庸用范爿很广，可以组成l a n 、 ，a n 、甚至阳家网。见图33 ( c ) 4 1 网状网 种：网状结构的s d 1 【- jr h 每个1 ，点经过一条或多条链蹄1 j 至少两个0 t 它节点 连，网j 队网的节点：1 i 耍采川数宁交叉连接设备，具f i 反刺式f f 愈能力( 使j | j 交 叉连接设备7 i j2 0 0 m s 内n 愈) ，或重新选路( 网竹系统帮j j ) 而对嘲5 符进行恢 笤，网状网1 i 要川于闻家网。见图33 ( d ) ( a ) 根厣呷 ( b ) ，厂唏弋 ( c ) ( d ) 罔33 前而捉列厂门愈网，i 愈刚可以住无需人t t 预的情况下，以极短的时问从失 1 5 b 一 现代 述公路暇i 卅收船系统研究j 。炎现 效敞障f j l 几动恢复所携带的、1 l i 务，使j j 、1 感谎4 i 到悯络已小故障。门愈嘲在s d l 系 统一 得以很好的实现，以典型的环形网为例：仡环形网巾a d m 设备之问研两根光 纤连接，这样就形成r 两个光纤环，一根为丁作光纤，另一根为保护光纤，丁作比 纤m q 信号顺时针传送，保护光纤中的信号逆时针传送。3 i t 作原理足这样的：i j i 常t 作时1 7 点问、i p 务倩f ，通过光纤环顺时针传送，而备川毙纤则小传送业务或者传 送低等级的、i k 务；当择利一冈素造成光缆某处t l t 断时，羽i - - 断r j 卡邻的两个节点执行 环回功能，将t 作光纤_ 币i | 仪j ：l i 光纤环叫干连，这样仍保征丁符肖点的光纤环，1 i - 1 一断， 从而实现n 愈保护功能。 3 2 宽带i p 传输技术 江苏i 岛速公路通信叫承载汁算机数拱- ：通信、i k 务、1 符通信r l 一心站之问的i u m i p 务、行通信监挖1 心的图像显示终端1 j 鼢卜证交等摄像监视点的图象传输业务。要 求提供商服务质嘬肃1 | 蕾l | 络锋理，网络恢复、保护迅速的宽；带化网络。 几前1 ：要订以f i 利一宽带i p 时t 脚解决方案：i p o v e r a t m i p o v e rs d h 和i po v e r w 【) m 。j # 删络结构分层盘f 到347 行示。 i p a r r m s d h 光 r | 叫络 ( a ) 同34 。靛带j p 中； r 删解决方案 ( c ) 1 i p o v e ra _ i m 具有动态带宽分配、商q o s 的a t m 屉一种交换复川设备，也是承载i p 、k 务的 理想、r 台。几前l po v e ra t m 方案巾a t m 倩元被封装神；s d h 帧r j l r 才! s d h 网t f t 以 时分复j 1 】方式l 。i 有部分信道。为了7 i ja t m 网i ：传送l p 数抓包并能保证0 0 s ，发展了 a t m 多协 义规范( m p o a ) 、f p 交换和标签交换等多利l 方法。 2i p o v e r s d h i po v e r s d h 方案的父键技术足i p 到s d i i 的封装接入，几前i p 数据的封装是 l 塑壁些皇墼盔叁! 堕! ：尘堡堕墨一 采用p p p 伽泌或简化的数捌链路层伽议s d l ，映刺到s d h 帧i 。 3l po v e r w d m 展于l p 技术的i po v e rw d m ，就是把i p jw d m 硐f 蹄1 1 1 选择丰f i 结合，1 p 数 据封装后赶按映射到光蹄层的w d m ，可以跳过a 丁m 、s d 层，减少，功能重骨、 克服r f u 蹄的瓶颈，获得更高速率、更人带宽、更低成本的传输特性。 在表33 l j 一，将卜述i 种i p 付丁网的技术特0 i 进行对比。 表33 神；这一利i p 卞j j 嗍解决- h 十i po v e ra 1 1 m 花很人程度l ：依赖于a t m 网的 性能，比较适合。m 局域嘲范m 内心川，i 阿n 几前剥j 性能的奇”哭实验也足在一些校 周刚、食、i k 圳i ：使川。i po v e rs d h 以及i po v e r w d m 方案的网络扩展性很强，便于 实现网络j f j 垒，适用于广域网竹可作l n e n l e t 的1 ：下网。于i po v e rw d m 对光纤 带宽资源的充分利川以及对传输质帚的充分保证，将使成为未来宽带骨下网发展 的】：流方向。们几前l po v e rw d m 的关键设备一光交换机还刁i 成熟，i p 封装，数抓 网络层霸j 光网! 符层的速率适配、o a m 适配等难题还需要形f 究和j 规范。 1 po v e rs d hi 孑l po v e r a t m 比较，j 1 i 要优点足： ( 1 ) 简化网络体系结构； ( 2 ) 传输效率高于l po v e ra t m ； ( 3 ) 开销损，大小； ( 4 ) 有利于多蹄广播： 些! ! 堕些竺塑壁f ! ! 些鲨墨堕丛塑：! 茎堡一 ( 5 1 兼容1 i 同技术承l 标“l ；。 ， 3 3 高速局域网技术 ( 1 ) i o u b a s e - l 1 0 0 b a s e t 是对传统1 0 b a s e t 的扩充，按采j 介质的不同义可分成1 0 0 b a s e t x 1 0 0 b a s e t 4 1 0 0 b a s e f x i 利一形式。 在物理层，l o o b a s e 一1 1 x 可采川5 类j f 蔽双绞线( u t p ) 和r j 4 5 标准接头， 使j 1 ) 其t j ，的两对线。j i 采刚1 类屏蔽双绞线( s t p ) 作为传输介质，则采川d b 一9 标 准接头。】o o b a s e 一丁4 可采川3 类、4 类、5 类u 丁p 和r j - 4 5 标准接头。它使川r j 4 5 的叫对线，川t 对川于数川传输，一对川于冲突检测。1 0 0 b a s e f x 可采川陌 芯6 25 ，1 2 5 u m 光纤做传输介质。 徊：m a c ( 介质访问控制) 了层，以f ：i o o b a s e t 仍沿川c s m a c d 信道访n u 坍 议。和：该协议f t ，特神：冲突窗u 内发乍访0 u 冲突，则要求发送立l i 点袖；一定时问问 隙内接收到冲突：! j f | 强( j a m ) 信号。】0 0 b a s e 一_ 较之1 0 b a s e t 花信道速率l ：提高rl 倍。 ( 2 ) f d d l f d d i ，即光纤分雨i 式数扒接u ，足一种较为成熟的商速局域网络，传输速率 可达l o o m b i t s 以 ：。f d d 】外= 质卜足令牌环( i e e e 8 0 25 ) o j 分砷j 式双环计算网络 ( d d l c n ) 的结俞物。神：l 卜常情况? ，它可阱川时使j f j 双环承i 多令牌，以提高网络 效率；存故障情况r 能较好的匝构、 订较强的窬错性能。 f d d i 的物卿层分为两个了层：离层为物理肋、 义予层f p h y ) ，它可独市于物理 介质；低层为物理层千灭介质予层( p m d ) ，它依赖于物理介质。f d d i 锼j 1 5 类u t p 时称