第一篇
1车辆无线通信技术及其应用
在美国有一项智能化公路项目，运输管理部分在在公路上安装传感器、摄像头设备采集公路信息，再将这些信息进行实时，进而解决道路交通拥挤问题、实行智能收费以及车辆监控警示。车辆自身也载有高性能的处理器以及传感器，具有信息采集和处理计算信息功能，车辆不仅能接收到公路信息还能接收附近车辆发出的信息。这就是将公路与汽车纳入了一个电信网中，每台车辆就像是移动电话，从而实现了车辆与公路的通信以及车—车信息交换。
2移动通信技术及应应用
2.1移动通信技术
如今广泛运用于交通智能系统中的无线通信技术分别是第三代无线通信以及第四代无线通信技术。在第三代无线移动通信工作原理中有三种通信区域分别是微微蜂窝区、微蜂窝区以及宏蜂窝区。微微蜂窝区能够实现局域网（社区、校区、办公楼）的通信；微蜂窝区则能实现城市与郊区范围内的通信；宏蜂窝区能够实现城市之间的漫游通信。运用第三代无线移动通信技术建立的智能交通系统能够提高交通安全性和加强车辆管理。因为第三代无线移动通信采用异步转换技术，传播速率可达2—156mb/S，依靠卫星和地面网络实现全球漫游，通信信息甚至覆盖了水、陆、空运输各部门。LET即第四代无线通信技术，第四代通信技术在数据传输方面有更良好的性能，因此运用于交通智能系统中能够进行数据较大的路况视频、图片传送，并且具有传输速度快，信息损坏可能性低等特点。第四代无线通信技术在定位车辆、收集交通路况信息方面精确度很高，因此用于导航和道路最优化选择等辅助车辆驾驶作用十分明显。
2.2移动通信技术应用
（1）车辆调度管理
3G（GPSGSMGIS）系统是一套科学有效的24小时移动车辆管理调度系统。它是利用GPS精确的定位系统和电信行业的移动通讯网络对车辆进行实时监控。3G网络技术能为车辆调度管理提供技术。通过3G技术的使用可以更加合理安排城市公交路线，并且能够定位故障车辆，及时调整公交运行状况。公交系统特有的电子播报语音以及沿途站点提示都是基于3G技术形成的。另外电子站牌能通过无线数据接收到公交车的位置和到站时间，为乘客提供了极大的方便，大大提高了工作效率。出租车行业的汽车调度管理显得尤为重要。基于3G系统的出租车叫车业务主要是乘客拨打出租车调度中心电话，调度中心再根据乘客信息搜寻最近的空车。叫车业务能够节约乘客等车时间，能减少出租车在街上游荡对空气造成污染还能减少空车率，提高了经济效益等。不仅如此，车辆调度系统还能保护乘客以及驾驶人的安全以及防止车辆丢失等功能。
（2）汽车导航技术
汽车导航是智能交通系统中使用最广泛技术，它的使用给汽车出行带来了极大的方便。汽车导航系统包括全球定位系统（GPS）和车辆导航系统两个部分。全球定位系统主要由用户接收设备、地面监控装置以及空间卫星组成。通过卫星无线通信探测道路情况，地面监控装置将监测到的信息发送到卫星上，之后卫星再将这些数据信息发射回地面。车辆导航系统中有接收装置，通过接收卫星传送的数据确定车辆的位置,汽车导航系统会将获得的定位信息作为出发点，在用户通过文字或者语音输入目的地信息之后，导航系统会自动读取存储在光盘中的电子地图，然后自动计算出路线。用户还能指定行在驶途中想要经过的地点或者道路，接着车辆导航显示设备中就会出现线路指导信息。在行驶的过程中，如果车辆偏离了提示路线，导航系统还能重新根车身位置和目的地的信息重新计算出路线。在导航系统显示器上还会显示根据卫星定位出的汽车维修点、高速路服务区以及加油站站点等重要信息。
3结语
无线通信技术和车辆无线通信技术在智能交通系统的使用在发达国家已经较为成熟，发达国家智能交通系统推广和使用不仅在交通安全和车辆管制方面起到作用，还能有效缓解交通污染以及资源消耗的问题，并且在增强国际竞争力和提升国家安全方面发挥了重要作用。
作者：翁武林
第二篇
1智能交通系统架构
ITS出行者子系统是以出行者或旅行服务业经营者为服务对象。通过出行者子系统，出行者和车辆驾乘人员可以实时了解交通网络的运行状况，决定他们的出行方式和对应行进线路。其用户可以通过公共有线/无线通信网通信。ITS车载子系统通常安装在车辆上，通过专用短程通信系统和外场子系统进行数据交换，也可以通过无线通信网络与中心子系统、出行者子系统或者外场子系统进行通信，同时也可以通过无线网络支持车载系统间的车与车的通信。ITS外场子系统包括定位设置传感器、信号灯、可程控信息板等设施，主要提供和车辆间的通信接口。外场子系统一般与一个或多个中心子系统通过公共有线/无线通信网连接，同时支持通过专用短程通信系统与其他部署路段的车辆进行信息交互。在ITS四个主要子系统中，其核心的信息交互通过公共有线/无线通信传输，给出了现有技术中主要使用的通信技术。
2智能交通系统的无线通信需求
基于ITS系统的业务应用划分，不同行业具有不同的理解，现阶段主要的三种划分方式有：基于业务领域对智能交通行业应用进行分类，包括交通管理、电子收费、交通信息服务、交通运输安全管理、客货运输管理、城市公共交通管理、智能公路与安全辅助驾驶、交通基础设施管理和ITS数据管理九大领域；基于汽车信息服务类别，分为通信服务、道路导航、驾驶辅助、远程监控和资讯娱乐五大类业务；定义ITS应用的基本集合作为主要支持的场景，包括主动道路安全、协同交通效率、协同本地服务以及综合互联服务。综合各种对智能交通行业应用场景的分析，我们将应用场景按照交通安全、交通效率、信息服务三个维度进行分类，并从通信的角度出发，关注车与外部的通信，从每类业务中筛选典型的具体场景，形成智能交通行业应用场景：交通安全类应用场景侧重降低或避免交通事故的发生，有效维护道路安全；交通效率类应用场景侧重提升路面交通效率；信息服务类应用场景侧重提供道路及周边、车辆相关的信息。根据各类应用场景对通信需求的分析，无线通信系统需求指标主要包含以下几个维度：•时延：节点间通信的时间延迟，不包括应用层处理时间•移动速度：需支持的节点（包括发送节点及接收节点）移动速度•数据包大小：单次信息发送数据量•覆盖：节点所能达到的通信范围，亦即发送信息的节点期望距该发送节点多大范围内的节点接收到该消息表2按照应用类别及场景，从各个无线指标维度给出了对通信的需求。
3典型无线通信系统及应用建议
针对ITS，各种组织机构提出了很多相关的无线通信技术。然而，由于不同无线通信技术的特性差异，其应用于ITS仍面临众多挑战，如频谱资源缺乏、信道质量低、移动性高、异构和扩展性等。从其主要商用方式及技术特点来看，无线通信系统主要分为两类，一是用于公众覆盖的广域无线如GSM、3G、LTE等，还有一类是短距离用于各种行业通信的DSRC、McWiLL等。GSM，它是由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，空中接口采用时分多址技术。WCDMA是采用宽带码分多址技术的的第三代移动通信系统，其拥有与第二代移动通信系统类似的结构。WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz。TD-SCDMA（时分复用同步码分多址接入）标准是由中国第一次提出、被ITU和3GPP国际标准组织接纳的第三代移动通信标准，该标准综合了TD-MA、CDMA和FDMA等多种多址方式，通过综合使用智能天线、联合检测技术，提高了传输容量方面的性能，同时降低了小区间频率复用所产生的干扰。
TD-SCDMA的双工方式采用了TDD模式，通过灵活的改变上/下行链路间时隙分配转换点，高效率地承载所有3G对称和非对称业务。cdma2000是应用码分多址技术的无线通信系统，空中接口采用的技术包含了CDMA20001X技术和CDMA2000EV-DO技术。前者可提供电路域和分组域的业务，后者提供分组域的业务。cd-ma2000可工作在多种频段上，可以使用最小1.25MHz带宽进行1:1同频组网。其中EV-DO技术支持多个1.25MHz载波的聚合。LTEFDD是在十几年超3G（B3G，Beyond3G）研究的技术储备基础上研发出的“准4G”技术。LTE使用先进的OFDM空中接口技术、MIMO、自适应等提高数据率和系统性能先进技术，使用扁平化网络结构和全IP（InternetProtocol）系统架构，支持更宽的网络带宽和多种系统带宽。TD-LTE是时分双工模式的LTE系统，TD-LTE通过引入OFDM、多天线MIMO、64QAM、全IP扁平的网络结构、优化的帧结构、简化的状态以及小区间干扰协调等新技术，实现了更高的带宽、更大的容量、更高的数据传输速率和更低的传输时延的效果。WiMAX是一项基于IEEE802.16标准的宽带无线城域网技术。它基于IP技术设计，面向互联网应用，网络结构简单，快速部署能力强。WiMAX采用OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，支持终端的高速移动，并提供高带宽以开展丰富的业务应用。
DSRC（专用短程通信，DedicatedShortRangeCommunications）是专门用于车辆通信的技术，包括车-路与车-车之间的通信。DSRC能够为系统提供高速的数据传输，保证通信链路的低时延与系统的可靠性。DSRC采用了IEEE802.11a作为底层传输技术，DSRC标准化工作主要在IEEE802.11p与IEEE1609工作组进行，其中IEEE802.11p标准包含MAC层和PHY层相应的规范，主要对高速移动环境的应用场景下，修改IEEE802.11标准，而IEEE1609协议簇为定义MAC层之上的上层协议。McWiLL基于空中接口的下行共享信道实现语音组呼功能，组呼呼叫时延和容量等性能指标均符合集群调度应用要求，支持话权抢占、动态重组、优先级呼叫、迟后进入、强插强拆等传统集群功能，支持无线虚拟专网，通过图形化调度台可实现用户状态的实时呈现、监听录音、视频转分发等指挥调度功能。WLAN虽然成为广泛的无线宽带接入技术，但其通信覆盖距离较小，主要用于室内无线网络。WLAN同时不适用于移动性要求较高的ITS应用。WLAN免费的国际频段和主要商用模式影响其提供可靠的服务质量。
通过对比分析ITS系统各类应用的无线通信需求和典型无线通信系统指标，可以给出ITS的无线通信系统应用和优化建议。基于以上的对比分析可知，不同的接入技术具有不同的性能，无线蜂窝网络技术对于时延大多无法满足，需长期保持连接态才能满足短时告警类业务，但是终端长期处于连接态将导致网络资费高、网络利用率低、终端耗电快等问题。然而无线蜂窝网络技术具有广覆盖、大容量的优势，特别是基于服务公众网络的运营商网络的无缝覆盖特点，适用于支持交通效率、信息服务等场景的应用；短距离通信DSRC技术由于通信距离较近，具有时延短的优势，更适用于交通安全类场景，但由于覆盖距离受限，仅适用于一些固定管理节点与移动台的通信。
4小结
为了更好、更快的实现智能交通，本文对未来智能交通可能出现的应用场景和需求进行了深入研究，并对当前的主流无线通信技术进行了分析与评估。本文对各个具体的场景给出了对通信的需求分析，结合包括GSM、3G、LTE、WiMAX、DSRC、McWiLL等主流无线接入网络技术特性进行了详细分析，并针对智能交通总体需求以及几种典型智能交通应用场景下的需求，评估了各个无线接入网络技术的性能，并给出针对ITS各个应用场景的具体无线网络优化建议。
作者：杜少凤 韩玉楠 杨岩岩 于晓溪 单位：国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心 中国联通网络技术研究院
