智能运输系统概论第7章.ppt

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1、智能运输系统概论智能运输系统概论（第三版）（第三版）普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材2121世纪交通版高等学校教材世纪交通版高等学校教材杨兆升杨兆升 于德新于德新 主编主编史其信史其信 高世廉高世廉 主审主审智能运输系统概论智能运输系统概论目目 录录n第第1 1章章 绪论绪论n第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架n第第3 3章章 智能运输系统的理论基础智能运输系统的理论基础n第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术n第第5 5章章 通信技术通信技术n第第6 6章章 车辆定位技术车辆定位技术n第第7 7章章 网络技术

2、网络技术n第第8 8章章 数据库技术数据库技术n第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用n第第1010章章 交通信息服务系统交通信息服务系统智能运输系统概论智能运输系统概论第第7 7章章 网络技术网络技术 概述概述7.1网络技术在智能运输系统中的应用网络技术在智能运输系统中的应用7.2 小结小结7.3智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础计计算算机机网网络络是是指指将将地地理理位位置置不不同同的的具具有有独独立立功功能能的的多多台台计计算算机机及及其其外外部部设设备备，通通过过通通信信线线路路连连接接起起来来，在在网网络络操操作

3、作系系统统、网网络络管管理理软软件件及及网网络络通通信信协协议议的的管管理理和和协协调调下下，实实现现资源共享资源共享和和信息传递信息传递的计算机系统。的计算机系统。第第一一，只只有有两两台台或或两两台台以以上上的的计计算算机机互互联联才才能能构构成成计计算算机机网络网络，达到，达到资源共享资源共享的目的；的目的；第第二二，信信息息传传递递需需要要一一条条通通道道，这这条条通通道道可可以以是是物物理理的的有有线线介介质质，如如双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆或或光光纤纤等等，也也可可以以是是无无线线介质介质，如激光、微波或卫星通道等；，如激光、微波或卫星通道等；第三，计算机之间的通信必须遵循一些

4、第三，计算机之间的通信必须遵循一些特定的协议特定的协议。智能运输系统概论智能运输系统概论1 1）计算机网络的发展）计算机网络的发展计计算算机机技技术术与与通通信信技技术术的的结结合合（诞诞生生阶阶段段）：2020世世纪纪6060年年代代末末是是计计算算机机网网络络发发展展的的萌萌芽芽阶阶段段，其其主主要要特特征征是是增增强强了了系系统统的的计计算算能能力力和和资资源源共共享享能能力力，把把小小型型计计算算机机连连成成实实验验性性质质的的网网络络。标标志志是是第第一一个个远远程程分分组组交交换换网网ARPANETARPANET。计计算算机机网网络络具具有有通通信信功功能能（形形成成阶阶段段）：第

5、第二二代代计计算算机机网网络络以以多多个个主主机机通通过过线线路路互互联联，为为用用户户提提供供服服务务。主主机之间由机之间由接口报文处理机接口报文处理机（IMPIMP）转接后互联的。）转接后互联的。7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础智能运输系统概论智能运输系统概论1 1）计算机网络的发展）计算机网络的发展计计算算机机网网络络互互联联标标准准化化（互互联联互互通通阶阶段段）：指指具具有有统统一一的的网网络络体体系系结结构构并并遵遵循循国国际际标标准准的的开开放放式式和和标标准准化化的网络。的网络。计计算算机机网网络络具具有有通通信信功功能能（形形成成阶阶段段）：第第二二代代计计算算机机网

6、网络络以以多多个个主主机机通通过过线线路路互互联联，为为用用户户提提供供服服务务。主主机机之之间间由由接接口口报报文文处处理理机机（IMPIMP）转转接接后后互互联联的的。ARPANETARPANET兴兴起起后后，计计算算机机网网络络发发展展迅迅猛猛，相相继继推推出出了了多多种种网络体系结构网络体系结构及实现这些结构的及实现这些结构的软硬件产品软硬件产品。7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础智能运输系统概论智能运输系统概论计计算算机机网网络络高高速速和和智智能能化化发发展展（高高速速网网络络技技术术阶阶段段）：2020世世纪纪9090年年代代初初至至现现在在是是计计算算机机网网络络飞飞速速

7、发发展展的的阶阶段段。此此阶阶段段的的主主要要特特征征是是计计算算机机网网络络化化，协协同同计计算算能能力力发发展展以及以及全球互联网络全球互联网络（InternetInternet）的盛行。）的盛行。2 2）计算机网络的组成）计算机网络的组成一个计算机网络由一个计算机网络由资源子网资源子网和和通信子网通信子网构成。构成。资资源源子子网网主主要要负负责责全全网网的的信信息息处处理理，为为网网络络用用户户提提供供网网络络服服务务和和资资源源共共享享功功能能，主主要要包包括括主主机机系系统统、终终端端、I/OI/O设备设备、联网外设联网外设、各种软件资源各种软件资源与与信息资源信息资源。7.1.1

8、 计算机网络基础计算机网络基础智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础2 2）计算机网络的组成）计算机网络的组成通通信信子子网网也也称称数数据据传传输输系系统统，它它由由通通信信控控制制处处理理机机、通通信信线线路路和和其其他他通通信信设设备备组组成成，负负责责完完成成网网路路数数据据传传输输、转发转发等等通信处理任务通信处理任务。标准化网络结构示意图标准化网络结构示意图智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础3 3）计算机网络的功能）计算机网络的功能资资源源共共享享：硬硬件件资资源源、软软件件资资源源、数数据据资资源源、信信道道

9、资资源源网络通信网络通信：通过信道传输各种类型的信息：通过信道传输各种类型的信息分分布布处处理理：即即将将任任务务分分散散到到多多个个计计算算机机中中进进行行并并行行处处理理集中管理集中管理：在某个中心位置实现对整个网络的管理：在某个中心位置实现对整个网络的管理均均衡衡负负荷荷：将将作作业业分分散散到到网网络络中中的的计计算算机机中中，由由多多台台计算机共同完成计算机共同完成智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础4 4）计算机网络的分类）计算机网络的分类按覆盖地理范围的不同按覆盖地理范围的不同：局域网局域网（Local Area NetworkLocal Ar

10、ea Network，简称，简称LANLAN）城域网城域网（Metropolitan Area NetworkMetropolitan Area Network，简称，简称MANMAN）广域网广域网（Wide Area NetworkWide Area Network，简称，简称WANWAN）网络中地位的不同网络中地位的不同：对等网络对等网络模式模式客户机客户机/服务器服务器模式模式客户机客户机/服务器模式的网络服务器模式的网络智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础4 4）计算机网络的分类）计算机网络的分类按传播方式的不同按传播方式的不同：广播式网络广播式网络

11、：单播、组播、广播：单播、组播、广播 点点点网络点网络传输介质的不同传输介质的不同：有有线线网网（Wired Wired NetworkNetwork）：双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆、光光纤电缆纤电缆无无线线网网（Wireless Wireless NetworkNetwork）：无无线线电电话话网网、语语音音广广播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.1 计算机网络基础计算机网络基础4 4）计算机网络的分类）计算机网络的分类按传播技术的不同按传播技术的不同：普通电信网普通电信网数字数据网数字数据网虚拟专用网虚拟

12、专用网微波扩频通信网微波扩频通信网卫星通信网卫星通信网智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.2 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构网网络络拓拓扑扑结结构构指指网网络络中中计计算算机机与与线线缆缆以以及及其其他他组组件件间间的的物物理理布布局局。常常用用的的拓拓扑扑结结构构有有：总总线线型型结结构构、环环型型结构结构、星型结构星型结构和和树型结构树型结构。总线型拓扑结构总线型拓扑结构网网络络上上的的所所有有计计算算机机都都通通过过一一条条电电缆缆相相互互连连接接起起来来。在在总总线线上上，任任何何一一台台计计算算机机在在发发送送信信息息时时，其其他他计计算算机机必须等待必须等待。智能运输系统

13、概论智能运输系统概论7.1.2 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构又又称称集集中中控控制制式式网网络络结结构构，每每个个节节点点都都由由单单独独的的通通信信线线路路与与中中心心节节点点相相连连，它它控控制制全全网网的的通通信信。中中心心节节点点的设备可以是的设备可以是集线器集线器（HubHub）或）或交换交换机。机。优优点点：结结构构简简单单、便便于于维维护护管管理理；单单个个线线路路问问题题，不影响其他计算机通信。不影响其他计算机通信。缺缺点点：通通信信线线路路专专用用，电电缆缆成成本本高高；中中心心结结点点是是全全网络的瓶颈，一旦故障，将会导致全网的瘫痪。网络的瓶

14、颈，一旦故障，将会导致全网的瘫痪。智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.2 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构又又称称为为令令牌牌环环（Token Token RingRing）。在在令令牌牌环环中中，信信号号沿沿着着环环型型信信道道按按一一个个方方向向传传播播，每每台台计计算算机机会会对对信信号号进进行行放大放大，传给下一台计算机。，传给下一台计算机。优优点点：增增减减工工作作站站时时，连连接接简简单单；信信息息传传输输时时间间固固定，便于实时控制。定，便于实时控制。缺缺点点：节节点点过过多多时时，影影响响传传输输效效率率；断断一一处处即即断断全全网；故障检测困难

15、，需逐个进行。网；故障检测困难，需逐个进行。智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.2 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构树型拓扑结构树型拓扑结构星型结构的扩展，由星型结构的扩展，由根节点根节点和和分支节点分支节点所构成。所构成。优点优点：结构简单，成本低，扩充节点灵活。：结构简单，成本低，扩充节点灵活。缺缺点点：电电缆缆成成本本高高；对对根根节节点点的的依依赖赖性性大大，一一旦旦故故障，将导致全网瘫痪。障，将导致全网瘫痪。智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.2 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构网状结构与混合型结构网状结构与混合型结构网网状状结结构构将将网网络络节节点点与与通通信信线

16、线路路连连成成不不规规则则的的形形状状，每个节点至少与每个节点至少与两个节点两个节点相连。相连。优优点点：路路径径多多选选，流流量量分分配配得得到到改改善善；可可靠靠性性高高、时延减少。时延减少。缺点缺点：线路成本高；结构复杂，不易管理和维护。：线路成本高；结构复杂，不易管理和维护。智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议通信协议通信协议即通信即通信双方双方都要遵守的都要遵守的通信规则通信规则。网网络络协协议议通通常常都都按按结结构构化化的的层层次次方方式式来来进进行行组组织织，每每一一层层完完成成一一定定功功能能，每每一一层层又又都都建建立立在在它它的

17、的下下层层之之上上。不不同的同的网络协议网络协议，其层的数量、名字、内容和功能，其层的数量、名字、内容和功能不尽相同不尽相同。信信息息流流动动过过程程智能运输系统概论智能运输系统概论1 1）OSIOSI参考模型参考模型OSIOSI（Open Open System System Interconnection/Reference Interconnection/Reference ModelModel）开开放放系系统统互互连连参参考考模模型型是是由由国国际际标标准准化化组组织织（International International Standards Standards Organizati

18、onOrganization，简简 称称ISOISO）在在分分析析和和消消化化已已有有网网络络的的基基础础上上，提提出出的的一一个个试试图使各种计算机在世界范围内图使各种计算机在世界范围内互联成网互联成网的的标准框架标准框架。OSIOSI参参考考模模型型将将整整个个网网络络的的通通信信功功能能分分为为7 7层层，由由低低至至高高分分别别是是：物物理理层层、数数据据链链路路层层、网网络络层层、传传输输层层、会话层会话层、表示层表示层和和应用层应用层。这这里里层层次次划划分分的的基基本本出出发发点点是是：从从逻逻辑辑上上将将功功能能分分组，各层组，各层相互独立相互独立，每层完成所定义的功能。，每层

19、完成所定义的功能。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论 OSIOSI参考模型的分层结构参考模型的分层结构OSIOSI参考模型各层功能描述参考模型各层功能描述OSIOSI参参考考模模型型的的每每层层都都相相互互独独立立，并并且且只只和和其其相相邻邻层层存存在在接接口口，可可以以进进行行数数据据通通信信，而而且且修修改改本本层层功功能能不不影影响响其其它层。它层。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论OSIOSI的的7 7层模型又可以分为层模型又可以分为两个大的层次两个大的层次：介质层介质层和和主层主层。介介质质

20、层层控控制制网网络络之之间间消消息息的的物物理理传传送送，是是面面向向网网络络通通信信的的；主主层层负负责责计计算算机机之之间间数数据据的的精精确确传传输输，是是面面向向数数据据的的。常常见见的的网网络络互互联联设设备备，如如集集线线器器工工作作在在物物理理层层，交交换换机机工工作作在数据链路层，路由器工作在网络层。在数据链路层，路由器工作在网络层。每每层层协协议议处处理理数数据据的的单单位位叫叫做做协协议议数数据据单单元元（Protocol Protocol Data Data UnitUnit，简简称称PDUPDU）。物物理理层层的的是是数数据据位位（bitbit），数数据据链链 路路 层

21、层 的的 是是 数数 据据 帧帧（frameframe），网网 络络 层层 的的 是是 数数 据据 包包（packetpacket），传传输输层层的的是是数数据据段段（segmentsegment），其其他他更更高高层层次的是次的是数据数据（datadata）。）。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论数据封装数据封装7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论2 2）TCP/IP TCP/IP协议簇协议簇传传输输控控制制协协议议/网网际际协协议议（Transmission Transmission Control

22、Control Protocol/Internet Protocol/Internet ProtocolProtocol，简简称称TCP/IPTCP/IP）并并不不完完全全符符合合OSIOSI的的七七层层参参考考模模型型，它它采采用用了了4 4层层的的体体系系结结构构，目目的仍是的仍是实现结构化实现结构化，使各种硬件在，使各种硬件在相同层次相同层次上相互上相互通信通信。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论2 2）TCP/IP TCP/IP协议簇协议簇TCPTCP协议协议面面向向连连接接的的服服务务：发发送送方方和和接接收收方方分分别别使使用用原原语语

23、创创建一个称为建一个称为套接字套接字的的连接端点连接端点。面面向向数数据据流流：两两个个应应用用程程序序相相互互传传输输大大量量数数据据时时，可以将数据划分为可以将数据划分为字节字节（B B）流。）流。缓缓冲冲传传输输：当当应应用用程程序序将将数数据据送送给给TCPTCP实实体体时时，TCPTCP可可能能将将其其缓缓存存起起来来累累加加到到一一定定量量后后，作作为为一一个个数数据据片片发发送出去，这样可以提高传输效率。送出去，这样可以提高传输效率。提提供供可可靠靠性性：TCPTCP采采用用带带重重传传的的肯肯定定确确认认来来进进行行差差错错控制控制和和流量控制流量控制。7.1.3 计算机网络通

24、信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论2 2）TCP/IP TCP/IP协议簇协议簇全双工连接全双工连接：TCPTCP允许在允许在两个方向两个方向上同时进行上同时进行传送传送。UDPUDP协议协议即即用用户户数数据据包包协协议议，是是一一种种无无连连接接的的协协议议，提提供供面面向向事事物物的的简简单单的的信信息息传传输输服服务务。与与TCPTCP协协议议位位于于同同一一层层，也是也是传输层传输层协议。是协议。是IPIP协议协议与与上层协议上层协议的接口。的接口。IPIP协议协议IPIP（Internet Internet ProtocolProtocol）即即网网际际协协议

25、议，是是TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型的的心心脏脏，也也是是OSIOSI参参考考模模型型中中网网络络层层中中最最重重要要的的协协议议。连连入入互互联联网网中中的的每每台台计计算算机机与与路路由由器器等等设设备备都都必必须遵守这个通信规则。须遵守这个通信规则。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论2 2）TCP/IP TCP/IP协议簇协议簇IPIP协议协议不可靠的数据投递服务；不可靠的数据投递服务；面向无连接的传输服务；面向无连接的传输服务；尽最大努力的投递服务。尽最大努力的投递服务。ICMPICMP协议协议ICMPICMP（Internet

26、 Internet Control Control Message Message ProtocolProtocol）即即互互联网控制报文协议联网控制报文协议，是一种，是一种差错差错和和控制报文协议控制报文协议。ARPARP协议协议ARPARP（Address Address Resolution Resolution ProtocolProtocol）即即地地址址解解析析协议协议，是一种能够实现，是一种能够实现IPIP地址到地址到MACMAC地址转化地址转化的协议。的协议。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论2 2）TCP/IP TCP/IP协议簇

27、协议簇SMTPSMTP协议、协议、FTPFTP协议、协议、HTTPHTTP协议协议SMTPSMTP（Simple Simple Mail Mail Transfer Transfer ProtocolProtocol）即即简简单单邮邮件件传传送送协协议议，是是一一种种电电子子邮邮件件协协议议，它它既既具具有有客客户户机机（发送者）功能，又具有（发送者）功能，又具有服务器服务器（接收者）功能。（接收者）功能。FTPFTP（File File Transfer Transfer ProtocolProtocol）即即文文件件传传输输协协议议，提提供供交交互互式式的的访访问问，允允许许用用户户指指明

28、明文文件件的的类类型型和和格格式式，并允许对文件具有并允许对文件具有存取权限存取权限。HTTPHTTP（Hypertext Hypertext Transfer Transfer ProtocolProtocol）即即超超文文本本传传输输协协议议，是是用用于于从从WWWWWW服服务务器器传传输输超超文文本本到到本本地地浏浏览览器器的的传送协议传送协议。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论2 2）TCP/IP TCP/IP协议簇协议簇DNSDNS协议协议DNSDNS（Domain Domain Name Name SystemSystem）即即域域名名

29、服服务务协协议议，它它提提供供域域名名到到IPIP地地址址的的转转换换。InternetInternet上上，服服务务器器地地址址表表达达有两种方式：一种是有两种方式：一种是IPIP地地址，另一种便是址，另一种便是“域名域名”。域域名名系系统统是是一一个个树树状状结结构构，由由一一个个根根域域（名名字字为为空空）下下属属若若干干的的顶顶级级域域，顶顶级级域域下下属属若若干干个个二二级级域域、三三级级域域、四级域四级域或更多。或更多。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议原有通用域原有通用域原有通用域用途原

30、有通用域用途新增通用域新增通用域新增通用域用途新增通用域用途comcom商业组织商业组织bizbiz商业目的商业目的eduedu学校教育学校教育infoinfo信息服务业信息服务业govgov政府部门政府部门namename个人用途个人用途intint国际组织国际组织propro专业人员专业人员milmil军事组织军事组织museummuseum博物馆博物馆netnet网络中心网络中心aeroaero航空运输业航空运输业orgorg非盈利组织非盈利组织coopcoop商业合作社商业合作社通用域通用域域域名名肯肯定定有有对对应应的的IPIP地地址址，IPIP地地址址却却不不一一定定都都有有域域名

31、名，二二者者不不是是一一一一对对应应关关系系。一一个个IPIP可可以以有有多多个个域域名名，在在动动态态DNSDNS应用中，一个域名也会对应多个应用中，一个域名也会对应多个IPIP地址。地址。智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议 域名服务器逻辑连接域名服务器逻辑连接智能运输系统概论智能运输系统概论3 3）IPX/SPXIPX/SPX协议协议具具有有很很强强的的适适应应性性，且且还还具具有有路路由由功功能能，可可以以实实现现多多网网段段间间的的相相互互通通信信。可可以以应应用用于于大大型型网网络络（如如NovellNovell等等）和和局局域域网网游游

32、戏戏环环境境中中（如如CSCS）但但是是如如果果不不在在NovellNovell网络环境中，一般使用网络环境中，一般使用IPX/SPXIPX/SPX兼容协议。兼容协议。4 4）IPv6 IPv6协议协议IPv4IPv4的局限性的局限性：IPv4IPv4的地址资源即将枯竭的地址资源即将枯竭路由成为新的瓶颈路由成为新的瓶颈缺乏服务质量缺乏服务质量QoSQoS保证保证7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论4 4）IPv6 IPv6协议协议IPv6IPv6的特点的特点：更大的地址空间，以及更好的地址空间管理。更大的地址空间，以及更好的地址空间管理。灵活的协议首

33、部。灵活的协议首部。IPv6IPv6提供了两种网络安全机制。提供了两种网络安全机制。自动配置地址。自动配置地址。支持资源分配。支持资源分配。增强了路由选择功能。增强了路由选择功能。7.1.3 计算机网络通信协议计算机网络通信协议智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.4 局域网与网络互联局域网与网络互联局局域域网网（LANLAN），由由网网络络硬硬件件（包包括括网网络络服服务务器器、网网络络工工作作站站、网网络络打打印印机机、网网卡卡、网网络络互互联联设设备备等等）和和网网络络传传输介质输介质，以及，以及网络软件网络软件所组成。所组成。网网络络互互连连是是指指将将不不同同的的网网络络连连接接起

34、起来来，以以构构成成更更大大规规模模的的网网络络系系统统，实实现现网网络络间间的的数数据据通通信信、资资源源共共享享和和协协同同工工作作。网网络络组组成成部部分分智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.4 局域网与网络互联局域网与网络互联1 1）网络组成）网络组成网络硬件网络硬件传输介质传输介质网络软件网络软件 网络操作系统网络操作系统 网络传输协议网络传输协议 网络管理软件网络管理软件 网络服务软件网络服务软件网络服务软件网络服务软件网络应用软件网络应用软件MRTGMRTG的网络流量统计的网络流量统计智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.4 局域网与网络互联局域网与网络互联2 2）网络互联

35、的要求）网络互联的要求在在网网络络之之间间提提供供一一条条链链路路，若若不不存存在在链链路路，一一个个网网络络的的信息就不可能传输到另一个网络中去。信息就不可能传输到另一个网络中去。提供不同网络节点的提供不同网络节点的路由选择路由选择和和数据传输数据传输。提提供供网网络络记记账账服服务务，记记录录网网络络资资源源的的使使用用情情况况，提提供供各各种用户使用网络的记录及有关状态信息。种用户使用网络的记录及有关状态信息。提提供供网网络络互互联联时时，尽尽量量避避免免由由于于互互联联而而降降低低网网络络的的通通信信性能。性能。不修改互联在一起的各网络不修改互联在一起的各网络原有的结构原有的结构和和协

36、议协议。智能运输系统概论智能运输系统概论7.1.4 局域网与网络互联局域网与网络互联3 3）网络互联的类型）网络互联的类型网网络络互互连连分分为为LAN-LANLAN-LAN、LAN-WANLAN-WAN、LAN-WAN-LANLAN-WAN-LAN、WAN-WAN-WANWAN四种类型。四种类型。LANLAN互联互联又分为又分为同种同种LANLAN互联互联和和异种异种LANLAN互联互联。LAN-WANLAN-WAN是是目目前前最最常常见见的的方方式式之之一一，用用来来连连接接的的设设备备是是路由器路由器或或网关网关。LAN-WAN-LANLAN-WAN-LAN是是将将两两个个分分布布在在不

37、不同同地地理理位位置置的的LANLAN通通过过WANWAN实现互联实现互联，连接设备主要有路由器和网关。，连接设备主要有路由器和网关。WAN-WANWAN-WAN通通过过路路由由器器和和网网关关将将两两个个或或多多个个广广域域网网互互联联起起来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享。来，可以使分别连入各个广域网的主机资源能够实现共享。智能运输系统概论智能运输系统概论第第7 7章章 网络技术网络技术 概述概述7.1网络技术在智能运输系统中的应用网络技术在智能运输系统中的应用7.2 小结小结7.3智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.1 网络规模和构成网络规模和构成随随着着汽汽车车业业

38、的的蓬蓬勃勃发发展展，车车载载自自组组织织网网络络（Vehicle Vehicle Adhoc NetworkAdhoc Network，简称，简称VANETVANET）应运而生。）应运而生。VANETVANET是是一一种种特特殊殊类类型型的的无无线线移移动动自自组组织织网网络络（Mobile Mobile Adhoc Adhoc NetworkNetwork，简简称称MANETMANET）,具具有有自自组组织织、无中心无中心、信息多跳传输信息多跳传输的特点。的特点。自组织局域网自组织局域网整整个个网网络络中中车车辆辆节节点点地地位位相相同同属属于于对对等等网网络络，也也称称分分布布式式控控制

39、制结结构构网网络络。在在这这种种网网络络结结构构中中，没没有有任任何何中中心心控控制制节节点点，网网络络的的控控制制和和管管理理功功能能均均分分散散到到每每个个车车辆辆节点节点中，所有车辆节点都是网络控制和管理的中，所有车辆节点都是网络控制和管理的参与者参与者。智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.1 网络规模和构成网络规模和构成自组织城域网自组织城域网以以路路边边基基站站作作为为网网络络节节点点，通通过过无无线线通通信信技技术术实实现现车车辆辆节节点点与与路路边边单单元元的的实实时时通通信信，由由控控制制节节点点组组成成一一个个全全分分布布式式控控制制的的干干线线网网络络，通通过过传传输输

40、介介质质与与主主控控中中心心进进行行连连接接，实实现现信信息息采采集集与与集集中中处处理理再再发发布布；每每个个控控制制节节点点具有相同的责任和权力，可控制一群具有相同的责任和权力，可控制一群车辆节点车辆节点。自组织网络自组织网络智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络总体设计与设计概要网络总体设计与设计概要1 1）网络架构）网络架构VANETVANET的网络架构的网络架构主要分为主要分为三三大部分：大部分：车车辆辆间间的的通通信信，即即车车对对车车（Vehicle-to-VehicleVehicle-to-Vehicle，简简称称V2VV2V）；）；车车辆辆与与固固定定设设施施（即即

41、路路边边节节点点）之之间间的的通通信信，即即车车路路通通信信（Vehicle-to-InfrastructureVehicle-to-Infrastructure，简称，简称V2IV2I）；）；车辆混合网络车辆混合网络，即前两种网络体系结构的混合组网。，即前两种网络体系结构的混合组网。V2VV2V不不需需要要借借助助固固定定信信息息接接入入点点（Access Access PointPoint，简简称称APAP），完全由），完全由相邻车辆节点相邻车辆节点之间直接通信完成。之间直接通信完成。智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络总体设计与设计概要网络总体设计与设计概要V2IV2I针针对

42、对车车辆辆与与路路边边通通信信设设施施之之间间的的信信息息交交互互，主主要要应应用在用在不停车收费不停车收费，固定点监控固定点监控，互联网接入互联网接入和和移动网关移动网关等。等。VANETVANET通信示意图通信示意图智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络总体设计与设计概要网络总体设计与设计概要VANETVANET基本架构基本架构智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络总体设计与设计概要网络总体设计与设计概要2 2）理论模型）理论模型VANETVANET具有独特的具有独特的特征特征：节点的节点的高动态性高动态性以及运动规律的以及运动规律的可预测性可预测性。节点的节点的信息获

43、取信息获取和和处理处理能力较强。能力较强。网络的网络的开放性开放性以及节点之间的以及节点之间的关联性强关联性强。VANETVANET的的信信息息描描述述模模型型，即即在在研研究究的的地地理理区区域域内内，考考虑虑多维数组多维数组并用并用n nm m阶矩阵阶矩阵表示。表示。每每一一车车辆辆有有可可能能联联网网参参与与通通信信的的设设备备均均看看成成n nm m阶阶矩矩阵阵中中的的一一个个“元元素素”，每每一一“元元素素”又又都都看看作作是是一一个个一一维维或者或者多维数组多维数组，能够根据实际情况的变化而，能够根据实际情况的变化而随时修正随时修正。智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络

44、总体设计与设计概要网络总体设计与设计概要3 3）技术与协议研究）技术与协议研究物物理理层层技技术术：目目前前国国际际上上VANETVANET所所采采用用的的物物理理技技术术主主要要是是802.11802.11和和UTRA-TDDUTRA-TDD技术技术。参数参数IEEE 802.11aIEEE 802.11aIEEE 802.11pIEEE 802.11p频段频段/GHz/GHz5.155.355.155.35、5.7255.8255.7255.8255.895.9255.895.925信道带宽信道带宽/MHz/MHz20201010信道数信道数12127 7子载波个数子载波个数5252525

45、2最大数据速率最大数据速率/（Mbit/sMbit/s）（）（64QAM64QAM）54542727最小数据速率最小数据速率（BPSKBPSK）/（Mbit/sMbit/s）6 63 3子载波间隔子载波间隔/kHz/kHz312.5312.5156.25156.25智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络总体设计与设计概要网络总体设计与设计概要4 4）媒体接入控制层协议技术）媒体接入控制层协议技术VANETVANET中，中，MACMAC层技术层技术主要可以分为两类：主要可以分为两类：一一类类是是以以时时分分多多址址（TDMATDMA）为为代代表表的的控控制制接接入入协协议议，另另一一类

46、类是是以以ALOHAALOHA和和载载波波侦侦听听多多址址接接入入（CSMACSMA）为为代代表表的的随机接协议随机接协议。TDMATDMA协协议议中中，每每个个车车辆辆节节点点被被指指定定了了固固定定的的发发送送数数据据时隙时隙。CSMACSMA协协议议已已经经被被广广泛泛应应用用于于IEEE IEEE 802.11802.11系系列列标标准准中中，节节点点在在发发送送消消息息之之前前先先进进行行媒媒体体侦侦听听，如如果果媒媒体体空空闲闲便便发发送数据，如果媒体被占用则退避送数据，如果媒体被占用则退避等待等待直到空闲。直到空闲。智能运输系统概论智能运输系统概论7.2.2 网络总体设计与设计概

47、要网络总体设计与设计概要5 5）路由协议）路由协议主要分为主要分为先应式路由协议先应式路由协议和和按需路由协议按需路由协议两大类。两大类。先先应应式式路路由由协协议议需需要要维维护护路路由由信信息息表表，因因此此又又称称为为表表驱驱动动路路由由协协议议，每每个个节节点点采采用用周周期期性性的的路路由由分分组组广广播播交交换换路由信息，形成一张到达其他节点的路由信息，形成一张到达其他节点的路由表路由表。按按需需路路由由协协议议是是根根据据数数据据的的传传输输请请求求，被被动动地地搜搜索索从从源源节节点点到到目目的的节节点点的的路路由由，而而当当没没有有数数据据传传输输请请求求时时，节节点并不需要交换路由信息，因此也被称为点并不需要交换路由信息，因此也被称为被动型路由协议被动型路由协议。