摘要：隨著信息化時(shí)代到來(lái)，交通系統(tǒng)的效率和安全性對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展至關(guān)重要。傳統(tǒng)的交通通信系統(tǒng)中存在著信號(hào)干擾、傳輸延遲和帶寬限制等問(wèn)題。文章旨在研究和設(shè)計(jì)基于有線傳輸技術(shù)的交通通信優(yōu)化方案。通過(guò)確定交通信道特性，本研究構(gòu)建出合適的路由策略和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇符合系統(tǒng)的傳輸協(xié)議，壓縮與優(yōu)化交通數(shù)據(jù)，以此來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高交通通信的可靠性和傳輸效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案能夠顯著減少信號(hào)干擾，降低傳輸延遲，并增加通信帶寬，從而為交通系統(tǒng)的順暢、安全運(yùn)行提供有力支持。

關(guān)鍵詞：信息化背景；有線傳輸技術(shù)；交通通信

中圖分類號(hào)：TN913文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

在信息化時(shí)代背景下，現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)高效、安全的交通系統(tǒng)［1］。交通通信作為交通系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，扮演著連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)、傳遞信息和保障交通流暢的關(guān)鍵角色［2］。然而，傳統(tǒng)的交通通信系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如信號(hào)干擾、傳輸延遲和帶寬限制等問(wèn)題，這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性。為了解決以上問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了基于有線傳輸技術(shù)的交通通信優(yōu)化方案。有線傳輸技術(shù)中包含光纖通信和高速以太網(wǎng)，該技術(shù)以其高速度、低延遲和相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，成為改善交通通信的有效手段［3］。通過(guò)利用先進(jìn)的有線傳輸技術(shù)，交通通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更可靠、高效的數(shù)據(jù)傳輸，提高信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，從而為交通系統(tǒng)的順暢運(yùn)行提供有力支持，以提高交通系統(tǒng)的傳輸效率和傳輸安全，改善交通通信系統(tǒng)的性能。

1 確定交通通信信道特性

在信息化背景下，交通通信利用有線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛之間、車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間以及車輛與交通管理中心之間的通信。通過(guò)確定交通通信信道的容量，可以確定系統(tǒng)支持的最大通信負(fù)載。這有助于規(guī)劃和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足交通網(wǎng)絡(luò)中不同位置和時(shí)段的通信需求。信道傳輸特性包括信號(hào)衰減、傳播延遲、信噪比、多徑效應(yīng)等，這些特性可以了解信道對(duì)通信信號(hào)的影響程度，從而有針對(duì)性地設(shè)計(jì)調(diào)制編碼和信號(hào)處理方法，圖1為基于有線傳輸技術(shù)的交通通信信道特性優(yōu)化的串聯(lián)流程。

如圖1所示，優(yōu)化流程首先需要使用專業(yè)的測(cè)量設(shè)備和工具對(duì)交通通信系統(tǒng)中的信道進(jìn)行測(cè)量，獲取信號(hào)強(qiáng)度、傳輸速率、信噪比等參數(shù)。頻譜分析儀用于分析和監(jiān)測(cè)交通信號(hào)的頻譜特性，檢測(cè)信號(hào)的頻率分布、功率水平以及頻譜占用情況。信號(hào)發(fā)生器生成各種類型的信號(hào)，用于模擬不同信道條件下的通信信號(hào)，幫助評(píng)估系統(tǒng)在不同環(huán)境下的性能。系統(tǒng)使用功率譜密度測(cè)量方法，來(lái)評(píng)估獲取到的信號(hào)功率分布情況，具體如式（1）所示：

P（f）=|X（f）|2（1）

其中，P（f）表示功率譜密度，X（f）表示頻域上的信號(hào)。計(jì)算功率譜密度后，使用統(tǒng)計(jì)建模法建立射線模型，以此來(lái)描述交通通信信道中的多徑效應(yīng)和衰落特性，射線模型如式（2）所示：

h（t）=∑αi×δ（t-τ（i））（2）

其中，h（t）表示信道的沖激響應(yīng)，α（i）表示多徑分量的復(fù)數(shù)振幅，δ（t）表示沖激函數(shù)，τ（i）表示多徑分量的時(shí)延?；讷@取到的信道特性信息，采用LDPC信道編碼和QAM調(diào)制技術(shù)，確定交通通信信道特性，以提高有線傳輸技術(shù)的交通通信容量和可靠性。

2 構(gòu)建路由策略和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

信息化背景下，在構(gòu)建交通通信路由策略和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，首先需要了解交通通信系統(tǒng)的需求，包括數(shù)據(jù)傳輸量、時(shí)延要求、服務(wù)質(zhì)量等?；诰W(wǎng)絡(luò)需求和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用最短路徑算法設(shè)計(jì)路由策略，確定數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體如圖2所示。

由圖2可知，基于有線傳輸技術(shù)的交通通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，分布在道路上的傳感器通過(guò)有線連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破骱头?wù)器，用于收集相關(guān)的交通數(shù)據(jù)，如車輛流量、速度、車道占用等。這些組件相互連接、相互協(xié)作，形成一個(gè)完整的有線傳輸交通通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)的路由策略和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以提高網(wǎng)絡(luò)性能和效率，通過(guò)調(diào)整鏈路帶寬、優(yōu)化數(shù)據(jù)包大小等方法來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以便于交通通信網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。

3 選擇合適的傳輸協(xié)議

交通通信優(yōu)化方案設(shè)計(jì)中，構(gòu)建TCP（傳輸控制協(xié)議）一共有4個(gè)階段。第一階段為握手階段，客戶端發(fā)送SYN（同步）包到服務(wù)器端，并設(shè)置初始序列號(hào)（ISN）。第二階段為數(shù)據(jù)傳輸階段，發(fā)送端將數(shù)據(jù)分割為適當(dāng)?shù)拇笮。ɑ蚍Q為段）并添加序列號(hào)，發(fā)送端將數(shù)據(jù)段發(fā)送到接收端。接收端接收到數(shù)據(jù)段后，確認(rèn)ACK包并傳輸?shù)桨l(fā)送端，發(fā)送端確認(rèn)已接收到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的ACK包進(jìn)行重傳或繼續(xù)發(fā)送下一批數(shù)據(jù)。第三階段為擁塞控制階段，初始擁塞窗口大?。╟wnd）設(shè)置為一個(gè)較小的值。在每個(gè)傳輸輪次中，根據(jù)接收到的ACK包確定擁塞窗口大小。使用慢啟動(dòng)算法和擁塞避免算法來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整擁塞窗口大小，具體計(jì)算公式如式（3）所示：

其中，ssthresh表示慢啟動(dòng)閾值，cwnd表示擁塞窗口大小，MSS表示最大分割段的窗口大小，當(dāng)發(fā)生擁塞時(shí)，執(zhí)行擁塞控制算法進(jìn)行窗口減小。第四階段為丟包處理階段，當(dāng)發(fā)送端未收到確認(rèn)ACK包時(shí)，判定數(shù)據(jù)包丟失，同時(shí)進(jìn)行超時(shí)重傳。

4 交通數(shù)據(jù)壓縮與優(yōu)化

在交通通信優(yōu)化設(shè)計(jì)中，壓縮與優(yōu)化交通數(shù)據(jù)是為了減少數(shù)據(jù)傳輸量、提高傳輸效率以及降低傳輸延遲。采用Lempel-Ziv-Welch（LZW）壓縮算法對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以減少數(shù)據(jù)量，LZW算法的編碼和解碼過(guò)程基于字典的動(dòng)態(tài)更新，具體的編碼步驟如下：

（1）初始化字典，字典中包含初始的單個(gè)字符作為條目。輸入字符序列C，初始化當(dāng)前字符序列W為C的第一個(gè)字符，初始化編碼列表為Output。

（2）對(duì)于C中的每個(gè)字符X（從第二個(gè)字符開(kāi)始）：如果W+X在字典中存在，則將W更新為W+X，并繼續(xù)下一個(gè)字符。

解碼公式步驟如下：

（1）初始化字典，字典中包含初始的單個(gè)字符作為條目，輸入編碼序列Code，初始化解碼列表Decoded，初始化先前編碼PreviousCode為Code的第一個(gè)編碼，將先前編碼對(duì)應(yīng)的字符添加到Decoded中。

（2）對(duì)于Code中的每個(gè)編碼CurrentCode（從第二個(gè)編碼開(kāi)始）。①如果CurrentCode在字典中存在，獲取CurrentCode對(duì)應(yīng)的字符序列W，將先前編碼對(duì)應(yīng)的字符序列和W的第一個(gè)字符組合，并添加到字典中作為新的條目，將先前編碼更新為CurrentCode。②將編碼對(duì)應(yīng)的字符序列W添加到Decoded中，返回Decoded作為解碼后的字符序列。

通過(guò)對(duì)交通數(shù)據(jù)的壓縮和優(yōu)化，可以有效減少數(shù)據(jù)傳輸量，提高傳輸效率，從而優(yōu)化交通通信系統(tǒng)的性能，提高資源利用率。

5 優(yōu)化對(duì)比實(shí)驗(yàn)

5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為測(cè)試信息化背景下基于有線傳輸技術(shù)的交通通信優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)搭建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，選用了Hikvision DS-2CD4A26FWD-IZS高精度交通監(jiān)測(cè)攝像頭和Trimble GNSS Receivers車輛定位裝置，用于收集交通數(shù)據(jù)和車輛定位信息。在網(wǎng)絡(luò)部署方面，實(shí)驗(yàn)采用了Cisco Catalyst 2960 Series交換機(jī)和Cisco ISR 4000 Series路由器，進(jìn)行有線傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建。為了滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理需求，準(zhǔn)備了一臺(tái)Dell PowerEdge R740高性能計(jì)算機(jī)作為測(cè)試設(shè)備和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)分為優(yōu)化前和優(yōu)化后兩組數(shù)據(jù)，對(duì)3個(gè)交通通信傳輸實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行比對(duì)，其中包括傳輸延遲、吞吐量和數(shù)據(jù)丟失率3個(gè)指標(biāo)，表1是基于有線傳輸技術(shù)的交通通信優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

通過(guò)對(duì)比表1中3組實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以觀察到基于有線傳輸技術(shù)的交通通信在經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的性能顯著提升。優(yōu)化后的傳輸延遲要低于優(yōu)化前，數(shù)據(jù)丟失率也在降低，同時(shí)吞吐量逐級(jí)增加，最高可達(dá)141 Mbps。該結(jié)果表明，在進(jìn)行基于有線傳輸技術(shù)的交通通信優(yōu)化設(shè)計(jì)后，整體通信傳輸延遲得到了有效減小，數(shù)據(jù)的可靠性得到了提高，并且整體吞吐量顯著增加，從而實(shí)現(xiàn)了更高效、可靠的交通數(shù)據(jù)傳輸。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于有線傳輸技術(shù)的交通通信優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際意義。本研究通過(guò)改善傳統(tǒng)交通通信系統(tǒng)的性能，能夠提高交通系統(tǒng)的效率和安全性，為人們的出行提供更為完善的服務(wù)。未來(lái)的研究中，可以進(jìn)一步探索其他先進(jìn)的通信技術(shù)，并結(jié)合無(wú)線傳輸技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更全面高效的交通通信系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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Optimization design of traffic communication based on wired transmission technology under

the background of information technology

HuYuhua

（Jiangxi Intelligent Transportation Affairs Center， Nanchang 330008， China）

Abstract：With the development of the information age， the efficiency and safety of the transportation system are crucial to the development of modern society. There are some problems in the traditional traffic communication system， such as signal interference， transmission delay and bandwidth limitation. The purpose of this paper is to study and design the traffic communication optimization scheme based on wired transmission technology. Through determining the characteristics of traffic communication channel， constructing routing strategy and network topology， selecting suitable transmission protocol， compressing and optimizing traffic data， an optimal design scheme is proposed to improve the reliability and efficiency of traffic communication. The experimental results show that this scheme can significantly reduce signal interference， reduce transmission delay and increase communication bandwidth， thus providing strong support for smooth operation and safety of traffic system.

Key words： informatization background; wired transmission technology; traffic communication