鄭州大學(xué) 申 宇 王麗蒙

IEEE802.11n技術(shù)在城市交通監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

鄭州大學(xué) 申 宇 王麗蒙

交通監(jiān)控系統(tǒng)是用于監(jiān)控交通流運(yùn)行狀態(tài)、交通設(shè)施、交通環(huán)境和控制交通的系統(tǒng)。交通監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)建立覆蓋城市主要干道以及路口的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，配備相應(yīng)的傳感器、攝像頭和監(jiān)控軟件等設(shè)施，將道路的車流情況、天氣狀況直觀地傳送到監(jiān)控中心。交通控制系統(tǒng)共分為7個(gè)子系統(tǒng)，即交通控制子系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、緊急電話子系統(tǒng)和調(diào)度電話子系統(tǒng)。

由于城市交通路口的監(jiān)控點(diǎn)距交通監(jiān)控中心距離較遠(yuǎn)，且分布位置分散，使用傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)成本高、帶寬小且施工周期長(zhǎng)，帶來(lái)了諸多不便。802.11n提供了300Mbps到600Mbps的高速無(wú)線連接，采用智能天線技術(shù)，通過(guò)多組獨(dú)立天線組成天線陣列，有效解決了傳統(tǒng)交通監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的弊端。

一、IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議簡(jiǎn)介

IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)使無(wú)線局域網(wǎng)的傳輸速率從IEEE802.11a和IEEE802.11b的54Mbps增加到108Mbps以上，最高速率可達(dá)320Mbps，并且向下兼容。IEEE802.11n協(xié)議在物理層采用了MIMO和OFDM復(fù)用以及40MHz信道寬度等技術(shù)，使它的物理速率最高可以達(dá)到600Mps，能夠滿足交通流實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像的傳輸。在天線方面，智能天線技術(shù)的應(yīng)用使IEEE802.11n能保證用戶收到穩(wěn)定的信號(hào)，同時(shí)有效減少了其他噪音，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離增加到幾公里的范圍，能夠覆蓋較大范圍內(nèi)的設(shè)備接入。該技術(shù)采用了最新的WAP2安全技術(shù)，配置AES加密，支持5種可擴(kuò)展身份驗(yàn)證協(xié)議，支持?jǐn)?shù)據(jù)密集型應(yīng)用和多用戶的接入，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

二、交通監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

1.車輛檢測(cè)系統(tǒng)。車輛檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)不同地段的車輛密度、類型、車流量等因素。

2.氣象檢測(cè)系統(tǒng)。氣象檢測(cè)系統(tǒng)由空氣溫度濕度傳感器、能見度探測(cè)器、雨量傳感器和風(fēng)速檢測(cè)儀組成。

3.視頻信息采集系統(tǒng)。主要包括各個(gè)攝像點(diǎn)的視頻圖像獲取。

4.語(yǔ)音信息采集。主要包括各個(gè)緊急電話點(diǎn)的緊急呼叫語(yǔ)音的獲取。

5.信息發(fā)布系統(tǒng)。管理人員根據(jù)道路上的情況，及時(shí)向駕駛員提供各種信息以控制交通狀況，包括可變情報(bào)板以及有線廣播系統(tǒng)。

為了確保交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的先進(jìn)性、可用性、可靠性、可擴(kuò)展性和安全性，確保7個(gè)子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心的有效交互，交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用圖1所示的3層結(jié)構(gòu)，即核心層、匯聚層和接入層。其中，核心層網(wǎng)絡(luò)用于鏈接交通監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器集群、各子系統(tǒng)交換路由器。匯聚層網(wǎng)絡(luò)用于將分布在不同位置的無(wú)線接入點(diǎn)連接到核心層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)路由匯聚功能。接入層網(wǎng)絡(luò)用于將各子系統(tǒng)的信息節(jié)點(diǎn)接入到網(wǎng)絡(luò)之中。802.11n技術(shù)主要應(yīng)用于接入層和匯聚層，把交通控制子系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)、信息采集子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼器數(shù)字化后傳遞到匯聚層。接入層的設(shè)備采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式，單臺(tái)無(wú)線接入設(shè)備覆蓋半徑為300m。相應(yīng)的信息節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線方式鏈接到接入層設(shè)備。匯聚層設(shè)備應(yīng)當(dāng)設(shè)立在城市的制高點(diǎn)，以保證能夠接收到接入層設(shè)備的無(wú)線信號(hào)。

三、子系統(tǒng)IP地址規(guī)劃設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用A類專用IP地址，提供了充足的IP地址，滿足了設(shè)備接入的需要。子系統(tǒng)IP地址規(guī)劃設(shè)計(jì)如表1所示。各子系統(tǒng)分配了獨(dú)立的IP網(wǎng)段，以便于管理。引進(jìn)依據(jù)MAC地址劃分的VLAN技術(shù)，把子系統(tǒng)上的若干終端設(shè)備劃分為若干個(gè)邏輯工作組，而且這個(gè)邏輯組的設(shè)定不受實(shí)際交換機(jī)區(qū)段的限制，同時(shí)也不受終端傳感器所在物理位置和物理網(wǎng)段的限制。按照不同的監(jiān)控子系統(tǒng)靈活地劃分VLAN，從而靈活、簡(jiǎn)便地增加或刪除終端監(jiān)控設(shè)備。

表 1 子系統(tǒng)IP地址規(guī)劃設(shè)計(jì)

將IEEE802.11n技術(shù)應(yīng)用到道路監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)中，成功解決了傳統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方法成本高、靈活性小、施工周期長(zhǎng)、帶寬小的弊端。并且，采用TCP/IP協(xié)議簇的數(shù)據(jù)圖像傳輸方式，也為將來(lái)的智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)打下了基礎(chǔ)。隨著IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善和相關(guān)設(shè)備的逐步成熟，其在道路監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方面的優(yōu)勢(shì)必將日益凸顯。