DSRC及相關(guān)應(yīng)用簡介

會計學1DSRC及相關(guān)應(yīng)用簡介一、DSRC系統(tǒng)的概述DSRC通信協(xié)議是ITS標準體系框架中的重要組成部分，是整個智能交通服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DSRC系統(tǒng)是一種無線移動通信系統(tǒng)，它通過數(shù)據(jù)的雙向傳輸將車輛和道路有機的結(jié)合起來，利用計算機網(wǎng)絡(luò)，在智能交通系統(tǒng)中提供車-車，車-路之間的信息高速傳輸?shù)臒o線通訊服務(wù)。DSRC系統(tǒng)能夠支持行駛車輛間的公共安全和不停車收費，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，并保證通信鏈路的低延時和低干擾，確保整個交通系統(tǒng)的可靠性。第1頁/共21頁二、DSRC系統(tǒng)的組成專用短程通信設(shè)備基于專用短程通信(DedicatedShortRangeCommunication，簡稱DSRC)規(guī)范，主要包含路側(cè)設(shè)備(RoadSideUnit，簡稱RSU)和車載設(shè)備(OnBoardUnit,簡稱OBU)兩部分，通過路側(cè)設(shè)備和車載設(shè)備之間的無線通信實現(xiàn)路網(wǎng)與車輛之間的信息交流。DSRC是一種小范圍無線通信系統(tǒng),它作為車——路的通信平臺,通過信息的雙向傳輸將車輛、道路有機地連接起來。第2頁/共21頁二、DSRC系統(tǒng)的組成典型專用短程通訊系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境（通訊區(qū)域）見圖1和圖2圖1典型專用短程通訊系統(tǒng)的通訊區(qū)域（側(cè)視）圖2典型專用短程通訊系統(tǒng)的通訊區(qū)域（俯視）第3頁/共21頁二、DSRC系統(tǒng)的組成RSU是OBU的讀寫控制器，由加密電路、編解碼器電路和微波通訊控制器等組成，以DSRC通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)交換方式和微波無線傳遞手段，實現(xiàn)移動車載設(shè)備與路側(cè)設(shè)備之間安全可靠的信息交換目的。第4頁/共21頁二、DSRC系統(tǒng)的組成OBU是一種具有微波通信功能和信息存儲功能的移動識別設(shè)備。OBU本身既可以作為獨立的數(shù)據(jù)載體成為單片式電子標簽，也可以通過附加一個智能卡讀寫接口，實現(xiàn)擴展的數(shù)據(jù)存儲、處理、訪問控制功能，而成為雙片式電子標簽。智能卡的引入，不僅使電子標簽的擴展存儲空間大大增加，可以容納更多的應(yīng)用；而且還可以作為電子錢包形式的金融儲值卡使用，大大降低了系統(tǒng)營運的風險。第5頁/共21頁DSRC設(shè)備通過通用的串行口與計算機連接，成為一個高性能的移動數(shù)據(jù)采集裝置。在計算機上配置相應(yīng)的計算機軟件、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，能構(gòu)成不同應(yīng)用條件要求下的車載設(shè)備信息統(tǒng)計、處理及管理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于路橋收費、公安交管、智能小區(qū)及海關(guān)通關(guān)等相關(guān)短程移動信息應(yīng)用領(lǐng)域。三、DSRC系統(tǒng)的特點第6頁/共21頁三、DSRC系統(tǒng)的特點根據(jù)調(diào)制方式的不同,DSRC系統(tǒng)可分為主動式(ActiveSystem)和被動式(PassiveSystem)兩種。主動式又稱為收發(fā)器(Transceiver)系統(tǒng),在這種系統(tǒng)中OBU和RSU均有振蕩器,都可以用來發(fā)射電磁波。當RSU向OBU發(fā)射詢問信號后,OBU利用自身的電池能量發(fā)射數(shù)據(jù)給RSU,主動式OBU必須帶有電池；被動式又被稱為異頻收發(fā)系統(tǒng)(TransponderSystem)或反向散射系統(tǒng)(BackscatterSystem)，是指RSU發(fā)射電磁信號,OBU被電磁波激活后進入通信狀態(tài),并以一種切換頻率反向發(fā)送給RSU的系統(tǒng),被動式OBU可以是有電源,也可以是無電源。第7頁/共21頁三、DSRC系統(tǒng)的特點5.8GHz微波專用短程通信基于HDLC協(xié)議，具有區(qū)域分割、時分多址(TDMA)、主從控制、透明傳輸?shù)忍匦?，使之逐步成為世界各國DSRC設(shè)備研究和開發(fā)工作者們共同認可的通信手段。“專用短程通信設(shè)備”原理方框圖如3所示：圖3DSRC設(shè)備的原理圖第8頁/共21頁四、DSRC協(xié)議概述為了實施對交通的智能化，實時，動態(tài)管理，國際上專門開發(fā)了應(yīng)用于ITS領(lǐng)域的道路與車輛間的通訊協(xié)議，即專用短程通訊協(xié)議（DedicatedShortRangeCommunication,簡稱“DSRC”)。DSRC利用高效的無線通信技術(shù)，可以為行駛車輛和道路提供有機連接，實現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像，語音和數(shù)據(jù)的準確和可靠的雙向傳輸。DSRC技術(shù)具有傳輸速率高，傳輸延遲短，實現(xiàn)復(fù)雜度低等特點，與其他無線通訊協(xié)議相比，更加適合應(yīng)用于車-車，車-路通信的苛刻環(huán)境。第9頁/共21頁五、DSRC協(xié)議功能與結(jié)構(gòu)針對專用短程通信設(shè)備的應(yīng)用需求,DSRC協(xié)議體系遵循OSI參考模型中的三層結(jié)構(gòu):物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。各層之間的數(shù)據(jù)傳輸由各層協(xié)議保證,三層協(xié)議構(gòu)成DSRC協(xié)議體系。其結(jié)構(gòu)如圖4所示:圖4DSRC協(xié)議體系結(jié)構(gòu)圖提供物理媒體信道加強物理層的原始比特流傳輸，保證上層無差錯傳輸，他由MAC子層和LLC子層組成。規(guī)定應(yīng)用服務(wù)資料的切段和重組，負責向應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)接口第10頁/共21頁MAC子層與LLC子層的功能MAC子層借助物理媒介信道建立RSU與OBU之間通信連接,處理時隙分配、數(shù)據(jù)單元分組與重組以及有關(guān)確認操作等。LLC子層定義了在路邊單元與車載單元之間的無線鏈路上對協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LLCProtocolDataUnit,LPDU)的傳輸與差錯控制。LLC子層生成命令PDU和響應(yīng)PDU以供傳輸,同時解釋收到的命令及響應(yīng)PDU。第11頁/共21頁應(yīng)用層應(yīng)用層由三個核心單元(KernelElement，KE)組成：初始化核心單元(I-KE)、廣播核心單元(B-KE)、傳輸核心單元(T-KE)，用于實現(xiàn)初始化、廣播信息傳輸和協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳輸服務(wù)。應(yīng)用層核心單元結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5應(yīng)用層核心單元結(jié)構(gòu)負責通信雙方對等服務(wù)用戶之間進行的信息傳輸工作負責車上單元與路側(cè)單元建立通信的初始化工作利用車上單元與路側(cè)單元的廣播數(shù)據(jù)集中區(qū)來收集、廣播、發(fā)布與不同應(yīng)用有關(guān)的信息第12頁/共21頁六、現(xiàn)有DSRC標準比較DSRC是一種無線通訊技術(shù)標準或協(xié)議，主要用于ITS領(lǐng)域，其通訊距離一般在10m左右，目前國際上共有以下幾種DSRC標準：

——（1）國際標準化組織的ISO/TC204；

——（2）歐洲標準化組織的CEN/TC278；

——（3）美國的ASTM/IEEE；

——（4）日本的TC204；

——（5）中國的TC204。各標準指標見表1第13頁/共21頁地區(qū)ISOCEN（歐洲）美國日本中國標準化組織TC204TC278ASTM/IEEETC204TC204工作頻率5.8GHz915MHz5.8GHz(5.795~5.815GHz)5.8GHz(5.795~5.815GHz)915MHz(902~928MHz)5.8GHz5.8GHz工作方式主、被動方式分別使用被動式主、被動方式共用，采用主——從通訊方式主動式被動式調(diào)制方式ASK,BPSKASKASK,BPSK通信協(xié)議HDLCTDMAFCMS,MDS,ACTSHDLC編碼方式FMO,NRZI曼徹斯特曼徹斯特FMO,NRZI傳輸速率上行：500kb/s下行：250kb/s500kb/s1Mb/s上行：500kb/s下行：250kb/s審批機構(gòu)ISO成員國CEN成員國ITSAmericaFCC郵政省建設(shè)省國家技術(shù)監(jiān)督局國家委員會六、現(xiàn)有DSRC標準比較表1DSRC標準第14頁/共21頁六、現(xiàn)有DSRC標準比較CEN的DSRC標準是歐洲各會員國折中的結(jié)果,對各層除了基本規(guī)定外,有許多參數(shù)可選或可設(shè)定。如此做法使得該標準保有最大彈性,但由于許多地方敘述不清,無法構(gòu)成嚴謹?shù)臉藴?易導(dǎo)致各制造商對此標準解讀不同。不過歐洲D(zhuǎn)SRC系統(tǒng)設(shè)計成支持不同物理媒介,適合多種應(yīng)用場合、多車道環(huán)境,保證該項技術(shù)有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。日本標準相對CEN標準而言更嚴謹,內(nèi)容敘述和參數(shù)規(guī)定比較明確,而且日本標準將DSRC頻段劃分為7組,分別對應(yīng)不同應(yīng)用(目前有兩組確定為ETC應(yīng)用),這一規(guī)范有助于提高頻道利用率。第15頁/共21頁七、DSRC技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)用DSRC作為一種無線通信方式,在ETC系統(tǒng)中,具有傳輸速度快(1Mbps)、受干擾程度小(專用通信頻段5.8GHz)、安全性好(偽隨機加密算法)等特點,可以靈活的將路邊和車輛聯(lián)系起來,實現(xiàn)路邊和車輛信息雙向?qū)崟r傳輸?；谶@些特點,DSRC在ITS的許多子系統(tǒng)中得到應(yīng)用,如先進的公共運輸系統(tǒng)(APTS)、商用車輛營運系統(tǒng)(CVOS)、先進的交通信息系統(tǒng)(ATIS)和先進的交通管理系統(tǒng)(ATMS)等。目前，專用短程通信系統(tǒng)己經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于ITS的各個方面，其作用如下:第16頁/共21頁七、DSRC技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)用電子收費:利用微波或紅外無線讀寫識別設(shè)備對通過ETC車道的車輛實行車輛自動識別和不停車自動收費，減少停車時間，提高通行能力;對收費停車場進行自動記時和自動收費，使收費過程更加方便、快捷、安全和易于管理。提供道路交通信息:利用DSRC系統(tǒng)的雙向交互功能，向交通信息中心提供各處的交通信息，中心對信息進行處理后，實時向駕駛員提供道路、交通及其他信息。第17頁/共21頁七、DSRC技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)用車輛監(jiān)管及防盜功能:對車輛的車主、車型以及牌照等相關(guān)信息進行登記記錄，DSRC系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車輛的實時管理。在主要路口、收費站安裝路邊設(shè)備，當被盜車輛通過這些路口時，就可以被專用短程通信系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。公共交通管理:采用DI編碼方式實現(xiàn)運營車輛定位，將車輛的位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦徽{(diào)度中心，實現(xiàn)運營車輛與指揮調(diào)度中心的實時通信，根據(jù)車輛運營狀態(tài)的信息實現(xiàn)車輛的優(yōu)化調(diào)度和管理;為乘客提供乘車線路、車票費、發(fā)車時間等信息，為駕駛員提供與公交有關(guān)的實時擁堵、可利用的停車空間等信息。提高公共交通的舒適性、安全性和通暢性，有效地管理公共交通并采集公交數(shù)據(jù)信息。第18頁/共21頁七、DSRC技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)用安全行駛支持:路邊設(shè)備可以探測出前方、后方及周圍車輛，并將附近區(qū)域車輛的車速、方向等信息經(jīng)管理中心處理后提供給駕駛