1、交通數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò)交通數(shù)據(jù)傳輸與網(wǎng)絡(luò) 李志慧李志慧聯(lián)系方式聯(lián)系方式:第一章 緒論交通系統(tǒng)特點(diǎn)人、車、路、環(huán)境 系統(tǒng)智能化信息化系統(tǒng)的可控制性、智能性交通系統(tǒng)特點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備布設(shè)在不同的位置； 系統(tǒng)的分布性檢測(cè)設(shè)備提供者為不同的供應(yīng)商； 系統(tǒng)的兼容性交通系統(tǒng)特點(diǎn)部分子系統(tǒng)需要集中控制 交通系統(tǒng)表現(xiàn)為集散控制系統(tǒng)分布式集中控制交通數(shù)據(jù)特點(diǎn)模擬量與數(shù)字量共存分散性海量性安全性系統(tǒng)兼容性交通數(shù)據(jù)傳輸關(guān)注的問(wèn)題數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)壓縮數(shù)據(jù)安全性數(shù)據(jù)通信傳輸協(xié)議網(wǎng)絡(luò)第二章 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)傳輸關(guān)注的基本問(wèn)題拓?fù)鋯?wèn)題連接問(wèn)題數(shù)據(jù)表達(dá)問(wèn)題傳輸問(wèn)題 2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu) 設(shè)備偵聽總線，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。帶沖突檢測(cè)的載波偵聽

2、多路訪問(wèn)以太網(wǎng)為總線網(wǎng)，其最主要的優(yōu)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)添加新的設(shè)備非常容易。每一個(gè)設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接口偵聽總線，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn)以太網(wǎng)為總線網(wǎng)，其最主要的優(yōu)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)添加新的設(shè)備非常容易。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)集中控制，所有的設(shè)備受中心計(jì)算機(jī)控制與管理，一旦中心計(jì)算機(jī)崩潰，則網(wǎng)絡(luò)癱瘓環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)令牌環(huán)缺點(diǎn)：1）當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它們之間的所有節(jié)點(diǎn)都參與傳輸。 2）只要一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)小故障、就會(huì)導(dǎo)致環(huán)小的所有節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常通信。全連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)任何設(shè)備之間可直接通信通信成本增加組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2 通信介質(zhì) 同軸電纜同軸電纜雙絞線雙絞線光纖光纖或輻射性媒體或輻射性媒體同軸電纜同軸電纜雙絞線雙絞線（

3、Twisted Pair）雙絞線分為：雙絞線分為：UTP（非屏蔽雙絞線）非屏蔽雙絞線）STP （屏蔽雙絞線）屏蔽雙絞線）水晶頭水晶頭 （RJ-45）比較：比較：STP （屏蔽雙絞線）UTP（非屏蔽雙絞線）光纖光纖 光纖由單根玻璃光纖，緊靠纖光纖由單根玻璃光纖，緊靠纖芯的包層以及塑料保護(hù)圖層組成。芯的包層以及塑料保護(hù)圖層組成。v FDDI無(wú)線無(wú)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：紅外線，微波。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)：紅外線，微波。v 衛(wèi)星衛(wèi)星 2.3 數(shù)據(jù)表達(dá)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào) 模擬信號(hào)是指信號(hào)的幅值和模擬信號(hào)是指信號(hào)的幅值和頻率是連續(xù)變化的信號(hào)。頻率是連續(xù)變化的信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)

4、是離散的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)是離散的信號(hào)。模擬信號(hào)是連續(xù)變化的信號(hào)，衰減得較慢，模擬信號(hào)是連續(xù)變化的信號(hào)，衰減得較慢，適合長(zhǎng)距離傳輸。適合長(zhǎng)距離傳輸。信號(hào)的特性表現(xiàn)為時(shí)間特性和頻率特性。信號(hào)的特性表現(xiàn)為時(shí)間特性和頻率特性。信號(hào)的時(shí)間特性主要指信號(hào)隨時(shí)間變化的特性。信號(hào)的時(shí)間特性主要指信號(hào)隨時(shí)間變化的特性。即在一個(gè)周期內(nèi)信號(hào)變化的速率以及相應(yīng)的振即在一個(gè)周期內(nèi)信號(hào)變化的速率以及相應(yīng)的振幅。幅。信號(hào)的頻率特性可用信號(hào)的頻譜函數(shù)來(lái)表示，信號(hào)的頻率特性可用信號(hào)的頻譜函數(shù)來(lái)表示，頻譜函數(shù)可看成是表征信號(hào)的各頻率成分，以頻譜函數(shù)可看成是表征信號(hào)的各頻率成分，以及各頻率成分的振幅和相位及各頻率成分的振幅和相位例如

5、：信號(hào) 其時(shí)頻特性信號(hào)的時(shí)域特性與頻域特性調(diào)制與解調(diào)調(diào)制：欲傳輸?shù)脑夹盘?hào)f(t)控制高頻簡(jiǎn)諧波或周期性脈沖信號(hào)的某一個(gè)參量，使它隨信號(hào)f(t)線性變化。被調(diào)制的高頻簡(jiǎn)諧波或周期性脈沖信號(hào)起著運(yùn)載原始信號(hào)的作用，因此稱為載波。解調(diào)也稱檢波，它的作用與調(diào)制恰好相反。解調(diào)就是從接收到的已調(diào)波中無(wú)失真地恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。調(diào)制高頻簡(jiǎn)諧波三個(gè)參數(shù)：振幅、頻率和相位調(diào)制方式: (1)振幅調(diào)制; (2) 頻率調(diào)制; (3)相位調(diào)制數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換: :由調(diào)制解調(diào)器由調(diào)制解調(diào)器（modem）完成完成第三章 數(shù)據(jù)傳輸3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)據(jù)

6、電路將分布在遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。典型的數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端據(jù)通信系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路三部分構(gòu)成設(shè)備、數(shù)據(jù)電路三部分構(gòu)成.數(shù)字信道與模擬信道數(shù)字信道與模擬信道 信道信道是指向某一方向傳輸信息是指向某一方向傳輸信息的媒體。的媒體。 通信線路通信線路發(fā)送信道發(fā)送信道接收信道接收信道 數(shù)字信道數(shù)字信道 - - 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 模擬信道模擬信道 - - 模擬信號(hào)模擬信號(hào)基帶信號(hào)

7、與寬帶信號(hào)基帶信號(hào)與寬帶信號(hào) 基帶信號(hào)（基帶信號(hào)（BasebandBaseband），），一次一次只在介質(zhì)上發(fā)送一個(gè)信號(hào)。只在介質(zhì)上發(fā)送一個(gè)信號(hào)。 寬帶信號(hào)（寬帶信號(hào)（BroadbandBroadband），），基帶基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后形成的頻分復(fù)用信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后形成的頻分復(fù)用信號(hào)。 傳輸速率傳輸速率傳輸速率有兩種表示方法：傳輸速率有兩種表示方法： 比特比特/ /秒（秒（b/sb/s）單位時(shí)間傳送的信息量。單位時(shí)間傳送的信息量。 波特（波特（baudbaud） 指信號(hào)在調(diào)制過(guò)程中，調(diào)制狀態(tài)每秒指信號(hào)在調(diào)制過(guò)程中，調(diào)制狀態(tài)每秒轉(zhuǎn)換次數(shù)轉(zhuǎn)換次數(shù)3.2通信編碼ASCII碼BCD碼不歸零編碼 0-

8、高電平 1-低電平 設(shè)備時(shí)鐘同步？曼徹斯特編瑪用信號(hào)的變化保持發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間的同步0-高電平到低電平的跳變1-從低電平到高電平缺點(diǎn)：雙倍帶寬差分曼徹斯特編瑪同曼徹斯特編碼一樣，每個(gè)比特時(shí)間的中間發(fā)生跳變區(qū)別 ：0-每個(gè)時(shí)間間隔的開始處跳變。 1- 信號(hào)保持前一個(gè)時(shí)間間隔尾部的取值3.3 通信傳輸方式通信傳輸方式通信方式是指通信雙方的信息交互方式，通信方式是指通信雙方的信息交互方式，可分為：可分為：并行傳輸與串行傳輸并行傳輸與串行傳輸并行傳輸并行傳輸串行傳輸串行傳輸異步傳輸和同步傳輸，解決信號(hào)的同步問(wèn)題。異步傳輸，指比特被劃分成小組獨(dú)立傳指比特被劃分成小組獨(dú)立傳送，送，每個(gè)字符都有起止位

9、，傳輸效率低同步傳輸同步傳輸通常數(shù)據(jù)的發(fā)送以組（或幀）為單位，一組數(shù)據(jù)包含多個(gè)字符代碼或多個(gè)比特，在組或幀的開始和結(jié)束需加上預(yù)先規(guī)定的起始序列和結(jié)束序列作為標(biāo)志，傳輸效率高，較復(fù)雜。同步傳輸同步傳輸 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)包-數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀串行通信方式串行通信方式單工通信單工通信半雙工通信半雙工通信全雙工通信全雙工通信單工通信單工通信 單工通信就是指?jìng)魉偷男畔⑹冀K是一單工通信就是指?jìng)魉偷男畔⑹冀K是一個(gè)方向，而不進(jìn)行與此相反方向的傳送個(gè)方向，而不進(jìn)行與此相反方向的傳送。無(wú)線電廣播和電視信號(hào)傳播都是單工。無(wú)線電廣播和電視信號(hào)傳播都是單工傳送的例子。傳送的例子。半雙工通信半雙工通信 半雙工通信是指信息流可在兩個(gè)方

10、半雙工通信是指信息流可在兩個(gè)方向上傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳向上傳輸，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸。如無(wú)線電收發(fā)報(bào)機(jī)。輸。如無(wú)線電收發(fā)報(bào)機(jī)。全雙工通信全雙工通信 全雙工通信是指能同時(shí)做雙向通信。全雙工通信是指能同時(shí)做雙向通信。如電話系統(tǒng)。如電話系統(tǒng)。串行通信：RS232接口針腳信號(hào)定義1DCD載波檢測(cè)2RXD接收數(shù)據(jù)3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好5SGND信號(hào)地6DSR數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好7RTS請(qǐng)求發(fā)送8CTS清除發(fā)送9RI振鈴提示RS232接口傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在15米左右。傳輸速率較低，設(shè)置通信波特率通常 9600，串口編程：MSComm控件

11、簡(jiǎn)單的初始化串口的代碼：HANDLE hCom=CreateFile(COM2, GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0, NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL); if(hCom=(HANDLE)-1) AfxMessageBox(打開COM失敗!);return FALSE; SetupComm(hCom,1024,1024); COMMTIMEOUTS TimeOuts;TimeOuts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD; TimeOuts.Read

12、TotalTimeoutMultiplier=0;TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=100;TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=500; SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); /設(shè)置超時(shí) DCB dcb; GetCommState(hCom,&dcb); dcb.BaudRate=9600; /波特率為9600 dcb.ByteSize=8; /每個(gè)字節(jié)有8位 dcb.Parity=NOPARITY; /無(wú)奇偶校驗(yàn)位 dcb.StopBits=1; /1個(gè)停止位 SetComm

13、State(hCom,&dcb); PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);/CKeyBoardDlg:EnableWindow(false); 第四章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式網(wǎng)絡(luò)傳輸串口傳輸并口傳輸交通數(shù)據(jù)傳輸串行接口傳輸（RS232、RS485）定定 義：義： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是用通信線路，是用通信線路 和通信設(shè)備將分布在不同地點(diǎn)的具和通信設(shè)備將分布在不同地點(diǎn)的具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下實(shí)連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下實(shí)現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)通信

14、和資源共享的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。1.1 什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？參考定義： 把分布在不同地理位置上的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備在物理上互連，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以共享硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源為目標(biāo)的系統(tǒng)稱作 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是多個(gè)計(jì)算機(jī)的集合系統(tǒng)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，即因特網(wǎng)（Internet） 網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)分為服務(wù)器和工作站 網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件包括： 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件 UNIX、Netware、Windows NT和和Linux等。等。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 Oracle、Sybase、SQL Server 、 Informix等。等。 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件 Internet Explor

15、er (IE)等。等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)階段 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)階段 信息高速公路階段遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)階段遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)階段通信通信控制控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段 ARPANET計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)階段計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)階段 1984年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織公布了開放年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織公布了開放系統(tǒng)互聯(lián)模式（系統(tǒng)互聯(lián)模式（OSI）。）。信息高速公路階段信息高速公路階段 是以光纖為傳輸媒體，傳輸速率極高是以光纖為傳輸媒體，傳輸速率極高的信息高速公路網(wǎng)的信息高速公路網(wǎng)。信息高速公路的主要特點(diǎn)：信息高速公路的主要特點(diǎn)：多媒體信息的高速傳遞 高速度、高準(zhǔn)確度地傳遞數(shù)字化的多媒體

16、信息 新的方式存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù) 開放型交互式的大系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類從覆蓋范圍進(jìn)行分類，網(wǎng)絡(luò)分為： 局域網(wǎng) LAN 廣域網(wǎng) WAN 城域網(wǎng) MAN（ Local Area Network）（ Wide Area Network）（ Metropolitan Area Network）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 1974年，美國(guó)的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（System Network Architecture）。 1977年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/R

17、M（Open Systems Interconnection Reference Model），簡(jiǎn)稱為OSI。OSI參考模型采用參考模型采用 7個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)：個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)： 應(yīng)用層應(yīng)用層 Application 表示層表示層 Presentation 會(huì)話層會(huì)話層 Session 傳輸層傳輸層 Transport 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層 Network 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link 物理層物理層 Physical高層高層底層底層層次化模型物理層物理層包括設(shè)備間的物理接口和一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)設(shè)備間比特流的傳輸規(guī)則，主要包括以下四個(gè)重要特性： (1)機(jī)械特性：如連接用接插件的機(jī)械結(jié)構(gòu)； (

18、2)電氣特性：如“o”碼和“1”碼的電氣參數(shù) (3)功能特性：如接插件每插腳的功能； (4)規(guī)程特性：如比特傳輸順序。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層在物理層的基礎(chǔ)上，以保證數(shù)據(jù)在用戶終端與網(wǎng)絡(luò)之間，以及網(wǎng)絡(luò)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行可靠傳輸。提供數(shù)據(jù)鏈路的啟動(dòng)、保持和撤消功能。數(shù)據(jù)鏈路向較高層提供的差錯(cuò)檢測(cè)和控制，保證上層的無(wú)差錯(cuò)控制。網(wǎng)絡(luò)層通常把計(jì)算機(jī)網(wǎng)分為用戶子網(wǎng)(資源子網(wǎng))和通信子網(wǎng)(數(shù)據(jù)通信網(wǎng))兩部分用戶子網(wǎng)向用戶提供了訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì)，通信子網(wǎng)則是提供了網(wǎng)絡(luò)通信的能力網(wǎng)絡(luò)層的功能用于完成對(duì)通信子網(wǎng)的控制，向高層提供數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)透明傳輸?shù)姆?wù)，使用戶終端的傳輸實(shí)體無(wú)需知道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和交換方式。網(wǎng)絡(luò)層提供建立、保持和終止通信中間節(jié)點(diǎn)的連接，負(fù)責(zé)通信子網(wǎng)內(nèi)的路由選擇、順序控制、流量控制和阻塞控制等功能。傳輸層傳輸層的基本功能是接收來(lái)自會(huì)話