摘要：交通无线信息发布是ITS重要功能之一。应用ITS网络，出行者和交通管理者可以很方便的获取交通信息。本文给出了ITS网络中交通无线信息发布的需求分析和ITS网络模型，制定了基于ITS网络的交通无线信息发布系统的体系结构，引入了基于专用短程通信（DSRC）系统的多播技术，提出了选择交通信息无线接入网的方法，使各种无线接入网之间的无隙通信成为可能。
随着经济的发展和汽车保有量的增加，道路交通拥挤导致的运行时间延误、交通事故增多，环境污染加剧，燃油损耗上升是人类21世纪迫切需要解决的突出问题。传统的交通工程方法实施的规则是针对预先建立的日常重复的交通模式而制定的，因而不能对交通阻塞做出实时的动态反应，也不能根据具体情况迅速改变交通处理方案，即不能从根本上解决目前的交通运输状况。
应用现代高新信息技术，将人、车辆和道路综合起来系统地解决交通运输问题的探索，促使智能运输系统（ITS）的应运而生。通过智能化地收集、分析交通数据，并反馈给系统的操作者或驾驶员。系统操作员或驾驶员借助于处理后的交通信息，迅速做出反应，改善交通状况。因此，交通信息的共享和发布是ITS发挥作用的关键。在ITS网络中，如何进行交通信息的无线发布是一个新的探索领域，如何对该系统进行设计既具有现实性又具有迫切性。
目前我国高速公路交通信息发布系统建设严重滞后，主要有技术和建设成本等方面的原因：一方面由于通讯技术落后，全线实现可变交通信息发布将浪费大量的管道和缆线资源，同时也引起工程造价的提高。基于无线和IP技术的交通信息发布将是新的发展方向。
随着作为ITS基础设施的各种无线通信网络的发展，交通信息无线发布成为交通诱导的重要手段。在ITS网络中，出行者可以在更大的范围内非常方便地获得交通信息，进而由被动的遵守交通规则的出行方式，改为根据诱导信息，主动的选择出行方式和出行路线，提高了交通效率，减少了交通事故。
本文研究的目的是提出基于ITS网络的交通无线信息发布系统的需求分析、体系框架、关键技术等，为该系统的实施提供设计依据。
需求分析
一、分期扩建的公路项目及城市道路改造工程的需求
道路交通信息发布是道路交通监控系统的重要组成部分。管理人员要根据公路上的情况及时向驾驶员提供各种信息以控制交通状况，这就需要监控系统能随时在高速公路上发布信息。一般新建设的高速公路监控系统都有可变情报板和可变警告标志，均通过固定通信与远端站实现连接；而对于分期扩建的公路项目及城市道路改造工程，管道通信资源少，工程造价受限制，无线交通信息发布方式能实现此类工程环境下的交通信息发布。同时还能够通过车载移动信息情报板实现现场动态交通指引控制和信息回送。
二、交通拥挤和交通事故信息采集与发布的需求
在ITS网络中，拥有无线移动终端的出行者经常会从一个地区到达另一个地区。出现交通拥堵时，在拥堵点的移动终端密度将会增加，此时出行者需要了解相关的交通信息。因此，根据道路上移动终端的密度，可以间接收集相关交通拥堵的信息；在出现交通事故时，可以利用专用的短程无线通讯系统（DSRC）进行事件的探测和处理。
对于交通拥挤和交通事故信息的发布，可以选择不同的无线发布方式。例如：对于距离交通拥挤和事故地点很远范围内的出行者，可以使用数字卫星广播的无线发布方式；对于较远范围内的出行者，可以使用GSM蜂窝无线发布方式；对于较近范围内的出行者，可以采用DSRC无线发布形式。
三、ITS系统和设备的应用需求
在电子收费系统中，微波DSRC保证路与车之间收费信息的交互；自动化公路中，路与车之间需要无线信息交互。
在高速公路中，要实现车辆定位与导航需要无线交通信息发布；
实现交通流的均衡和平滑，所需要的主要功能体现在车车之间的DRSC通信和车路之间的DRSC通信。
总之，交通信息无线通信和发布是ITS系统功能的重要需求，也是ITS网络发挥作用的必要手段。
ITS网络模型
ITS网络模型的层次结构见图1：
图1 ITS网络模型的层次结构
根据图1，ITS网络模型由ITS主干网络和ITS接入网络所组成。而ITS接入网络是无线系统，主要由DSRC、蜂窝网、卫星广播和陆地广播组成。ITS服务中心将这些接入网络相互联接起来并加以管理。ITS应用中心通过ITS网络提供各种交通信息。
系统的体系结构
基于ITS网络的交通无线信息发布系统总体结构如图2所示。
GSM数字蜂窝通信网具有支持高速率的数据通信等优点。基于GSM网的交通信息无线发布系统主要由总控中心和移动控制台组成。系统结构见图3。
移动控制台由嵌入式计算机系统、GPS接收机、控制软件等组成，通过GSM网的SMS服务(Short Message Service)向总控中心发送位置和报警信息等。
总控中心的主要功能是接收交通信息，对交通信息进行分析后制定交通控制指令，通过SMS发布至对应LED板。中心同时对各块LED板进行监控，能查询历史记录及当前状态。同时能对车辆进行位置查询管理，受理求助电话；提供交通信息咨询等服务。
图2 基于ITS网络的交通无线信息发布系统总体结构
DSRC应用于车辆和路侧系统、车辆和车辆之间的短程无线通信，路侧系统再通过有线通信和ITS应用中心之间交换数据，可以实现车辆与整个ITS系统的信息交互。主要功能用于交叉口机动车的避撞、紧急车辆信号优先、电子收费、商业车队通信和安全检测（不断监测是否有停放的车辆等障碍物，或者路面是否容易打滑等情况，通过车路通信设施不断将情况通知过往车辆。）等。系统结构见图4。DSRC的物理层主要有信号传输电平、发送器和接收器的物理结构等； DSRC数据链路层负责信息的可靠传输、流量控制等，有同步传输和异步传输两种方式； DSRC应用层制定用户功能程序、定义各种应用之间通信消息的格式。
基于专用短程通信（DSRC）系统的多播技术
在交通拥挤区域，许多拥有无线移动终端的出行者往往需要大量共同的交通信息，如交通堵塞疏导、天气预报及与驾驶相关的信息。而使用公共通信频道提供这些信息将是十分有效的。基于专用短程通信（DSRC）系统的多播技术能够有效地满足这些需求，通过使用基站多播方式可以管理属于该组内出行者的移动终端，减少传输数据量，同时消除数据包的丢失。在高速公路交通事故中，应用基于DSRC交通信息多播技术的实例见图5。在基站3范围内的车辆仅需要事故信息；在基站2范围内的车辆不仅需要事故信息，而且需要停车场信息以便决定是否需要进入停车场；在基站1范围内的车辆需要的是诱导信息，包括事故信息、停车场信息、路线选择信息。基于DSRC的多播技术可以根据车辆与事故地点之间的距离和用户需求，为处在不同位置的车辆提供详细且合适的交通信息，从而使驾驶员决定下一步的行动。
交通信息无线接入网的选择方法
交通信息无线发布系统是由若干不同的无线接入网所组成，有目的地选择交通所需的无线接入网至关重要，这主要表现在以下方面：
1、 通常移动用户发送给ITS应用中心的交通信息请求的传送信息是较少的；而移动用户从ITS应用中心获取得信息量十分的大。因此，根据接入网的特点，可以使用GSM的SMS发送用户请求；使用DSRC下载用户所需的交通信息。
2、 DSRC接入网具有窄的应用区域；蜂窝接入网具有较大的应用区域；卫星广播接入网具有更大的应用范围。当移动用户从DSRC接入网区域进入蜂窝接入网的应用区域时，如何使各种无线接入网之间的无隙通信成为可能是必须考虑的问题。
根据各种无线接入网的功能和所要传输信息的特性，给出如下合适的交通信息无线接入网的选择方法：
方法一：波长获取法
图5 基于DSRC多播技术的应用实例
车载移动终端获取每个接入网的无线波长，判断每个接入网的应用范围。
方法二：接入网可行区域判别法
车载移动终端设备存储有各种接入网应用区域的特性数据，结合其接收机所获得的车辆位置，从而判断出合适的接入网。
方法三：ITS服务中心选择法
每个接入网具有管理移动终端位置的功能。ITS服务中心根据每个接入网的移动终端位置，判断出某处移动终端能够使用的接入网。
由于方法一和方法二需要额外的车载设备才能判断出合适的接入网，方法三是一个比较适用的方法，原因在于：该方法可以使用每个接入网的位置数据；可以方便的集成每个接入网的功能；可以根据所传数据的特性选择合适的接入网。
结论
