摘要：ITS，全稱為Intelligent transportation System，即智能交通系統(tǒng)，是新近發(fā)展起來的一門熱點綜合學(xué)科。本文介紹了ITS基于嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多媒體數(shù)據(jù)遠程傳輸設(shè)計。
　　關(guān)鍵詞：ITS；多媒體數(shù)據(jù)傳輸；嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
　　中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A
　　
　　1 ITS概述
　　
　　ITS，全稱為Intelligent transportation System，即智能交通系統(tǒng)，是新近發(fā)展起來的一門熱點綜合學(xué)科。
　　目前，有關(guān)ITS的研究主要劃分為以下四個方面：
　　1.先進的汽車控制系統(tǒng)（AVC）
　　2.先進交通管理系統(tǒng)（ATMS）
　　3.先進的駕駛員信息系統(tǒng)（APTS）
　　4.先進公共運輸系統(tǒng)（APTS）
　　
　　2 多媒體數(shù)據(jù)遠程傳輸在ITS中的關(guān)鍵性
　　
　　ITS是一項大型的系統(tǒng)工程，包含有很多子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；但是從基本的特點來說，ITS的各個系統(tǒng)構(gòu)成是一種分布式的分層結(jié)構(gòu)。如圖1所示：
　　
　　圖1ITS系統(tǒng)構(gòu)成
　　最底層是大量的數(shù)據(jù)終端，而某一區(qū)域內(nèi)一定數(shù)量的數(shù)據(jù)終端由一個工作站進行管理和控制；處于最上層的是一個子系統(tǒng)管理中心，對整個系統(tǒng)進行宏觀的管理。
　　
　　3 多媒體數(shù)據(jù)的遠程傳送流程設(shè)計
　　
　　參照ITS的系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，可以將多媒體數(shù)據(jù)的傳送劃分為以下幾個環(huán)節(jié)：多媒體數(shù)據(jù)的獲��；多媒體數(shù)據(jù)的處理；數(shù)據(jù)終端和工作站之間的數(shù)據(jù)傳輸；工作站和管理中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。
　　
　　4 多媒體數(shù)據(jù)壓縮處理方案設(shè)計
　　
　　1.壓縮處理算法
　　由于多媒體數(shù)據(jù)一般具有很大的數(shù)據(jù)量，從而不適于不加處理直接傳輸；同時，多媒體數(shù)據(jù)具有很大的自相關(guān)性 ，在允許一定限度失真的前提下有很大的壓縮潛力。如果利用信號具有的空間、時間、結(jié)構(gòu)、知識、信息熵和視覺等冗余度，設(shè)計適當(dāng)?shù)膲嚎s算法，可以大大的降低多媒體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。
　　2.壓縮處理的嵌入式實現(xiàn)
　　采用嵌入式DSP實現(xiàn)多媒體信息的壓縮處理，如JPEG算法，有其特定的優(yōu)勢。首先它能夠較好地融入整個嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中去；DSP的設(shè)計能夠保證高速、可靠的完成壓縮處理算法；如果采取主控的嵌入式控制器軟件完成壓縮處理的方式，則不僅會降低處理速度，同時會大幅度增加控制器的負載，從而降低整個系統(tǒng)的響應(yīng)、控制靈敏度；DSP的豐富的接口方式可以使數(shù)據(jù)能夠很方便地在DSP和主控嵌入式控制器之間進行傳遞。
　　
　　5 多媒體數(shù)據(jù)的本地網(wǎng)傳輸設(shè)計
　　
　　ITS的分層結(jié)構(gòu)使得多媒體數(shù)據(jù)在ITS系統(tǒng)中的傳輸具有分級的特點。根據(jù)不同環(huán)節(jié)的特點，多媒體數(shù)據(jù)的傳輸具有不同的設(shè)計以適應(yīng)系統(tǒng)要求。
　　從大體上講，ITS系統(tǒng)的具有一定的分布不均勻的特點。數(shù)據(jù)終端大量分布， 在交通路口、收費站、路段監(jiān)控點等工作站的附近位置。
　　因此，數(shù)據(jù)終端和工作站之間的實時連接和數(shù)據(jù)傳輸，可以考慮直接利用本地網(wǎng)實現(xiàn)。
　　常見的本地網(wǎng)有以下一些類型：
　　1.工業(yè)串行網(wǎng)RS422/485
　　2.基帶型總線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）
　　以太網(wǎng)的總線型結(jié)構(gòu)使得這種網(wǎng)絡(luò)形式具有兩個突出的優(yōu)點：
　　（1）網(wǎng)絡(luò)上各個接入設(shè)備之間相互獨立。
　�。�2）幾乎不修改網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以方便地增加或者減少接入設(shè)備。
　　但是以太網(wǎng)的共享介質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)和與之相應(yīng)的載波監(jiān)聽沖突檢測多路訪問（CSMA/CD）協(xié)議，造成以太網(wǎng)具有相當(dāng)?shù)牟蛔阒�處。以太網(wǎng)中，不同接入設(shè)備之間的傳輸時間可能差別相當(dāng)大；相同的兩個接入設(shè)備之間的傳輸時間，也可能隨著時間的變化而變化。這種缺點對于對實時性和可靠性要求很高的ITS系統(tǒng)來說是很嚴重的。因此以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也不能滿足ITS系統(tǒng)的設(shè)計要求。
　　3.令牌環(huán)形局域網(wǎng)
　　 令牌環(huán)網(wǎng)的工作原理和輪詢方式很相近，各個接入設(shè)備順次進行傳輸，每個設(shè)備傳輸完之后，把令牌交給環(huán)中下一個設(shè)備，如此反復(fù)。
　　由于令牌環(huán)網(wǎng)的這種工作方式，使得LAN中每個接入設(shè)備的傳輸延時基本相同，而且可以估計；同時，LAN的傳輸過程對系統(tǒng)負載不敏感，在重載的情況下，令牌環(huán)網(wǎng)仍能夠高效率的工作。
　　但是令牌環(huán)網(wǎng)的環(huán)形結(jié)構(gòu)也造成了它的缺點。環(huán)形結(jié)構(gòu)使得各個接入設(shè)備之間是互相關(guān)聯(lián)的；如果一個接入設(shè)備損壞時，會造成整個LAN的全局性失效，從而使整個系統(tǒng)癱瘓。而ITS系統(tǒng)中，對LAN的工作可靠性有相當(dāng)?shù)囊�求，這個缺點使得令牌環(huán)網(wǎng)也不適應(yīng)ITS系統(tǒng)的要求。
　　4.令牌總線局域網(wǎng)
　　IEEE802.4標準提出的令牌總線型局域網(wǎng)，綜合了總線型網(wǎng)絡(luò)和令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，是一類適合于實時性高的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形式。其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如下：
　　 令牌總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在物理構(gòu)成上是總線網(wǎng)，其接入設(shè)備均連接到一條總線上；但是其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使得它在邏輯上成為一個令牌網(wǎng)，按照令牌網(wǎng)的工作流程進行工作。令牌總線網(wǎng)具有總線型網(wǎng)絡(luò)在物理結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢和令牌環(huán)型網(wǎng)在邏輯結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢；即同時具有“接入方便”、“系統(tǒng)可靠性較高”和“無沖突”、“傳輸延時確定”、“網(wǎng)絡(luò)效率對負載不敏感”的優(yōu)點。結(jié)合上面關(guān)于ITS系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的討論，可以看出令牌總線網(wǎng)是一種適應(yīng)實時性現(xiàn)場要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠達到ITS系統(tǒng)的設(shè)計要求。
　　
　　6 多媒體數(shù)據(jù)的遠程傳輸設(shè)計
　　
　　在多媒數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)終端和工作站的傳輸環(huán)節(jié)，由于數(shù)據(jù)終端和工作站具有空間上的臨近關(guān)系，采用了LAN技術(shù)實現(xiàn)。然而ITS系統(tǒng)中，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分龐大的，造成工作站與管理中心之間的空間距離相當(dāng)遠；這時再采用LAN結(jié)構(gòu)是無法解決的。因此，要求通過廣域網(wǎng)（WAN）技術(shù)來實現(xiàn)工作站和管理中心之間的實時連接。
　　現(xiàn)有的數(shù)據(jù)遠程傳輸技術(shù)的種類十分豐富：
　　1.Cable Modem技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)
　　Cable Modem是近年來興起的一種高速網(wǎng)絡(luò)訪問技術(shù)，他以寬帶同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，能夠達到上兆bps的傳輸速度。但是如果將這些技術(shù)應(yīng)用于ITS系統(tǒng)，則需要重新進行線路鋪設(shè)；線路鋪設(shè)的工作量和成本是非常大的。
　　2.MODEM技術(shù)
　　MODEM是一類很成熟的通信技術(shù)，大量使用在網(wǎng)絡(luò)接入場合。但是MODEM技術(shù)在信號傳輸?shù)倪^程中，傳輸信息為模擬信號，容易受環(huán)境干擾，線路噪音大，誤碼率較高。
　　3.ISDN技術(shù)
　　ISDN是Integrated Service Digital Network的縮寫，即綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，它是以電話綜合數(shù)字網(wǎng) （Integrated Digital Network， IDN）為基礎(chǔ)發(fā)展成的通信網(wǎng)，能提供端到端的數(shù)字連接。
　　普通的N-ISDN技術(shù)分為基本速率接口BRI（2B+D）和一次群速度接口PRI（30B+D）。用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腂信道的帶寬為64kbps，因此BRI接口的傳輸速度可以達到128kbps，可以滿足一般的多媒體數(shù)據(jù)傳輸要求；更加高的性能要求可以通過PRI接口實現(xiàn)。因此，在ITS中使用N-ISDN技術(shù)解決多媒體數(shù)據(jù)的遠程傳輸是較為現(xiàn)實的。
　　4.xDSL技術(shù)
　　xDSL（x Digital Subscriber Line）是一類更新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的總稱。它也是利用電話網(wǎng)的銅質(zhì)雙絞線作為傳輸媒質(zhì)，采用的是將數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號進行傳送的傳輸方式。xDSL技術(shù)對傳輸距離的限制比較嚴格，一般為一千米左右的范圍，同時與ISDN技術(shù)相比，價格相當(dāng)昂貴。
　　因此，N-ISDN技術(shù)作為一種比較成熟的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，可以在ITS的遠程傳輸環(huán)節(jié)采用。雖然N-ISDN不具有絕對的性能優(yōu)勢，但是在性能可以滿足ITS系統(tǒng)要求的前提下，N-ISDN技術(shù)具有較強的價格優(yōu)勢，因此成為設(shè)計的首選。
　　
　　7 多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧綄崿F(xiàn)
　　
　　1.嵌入式系統(tǒng)的核心――嵌入式通信處理器MPC860
　　MPC860是基于PowerPC內(nèi)核的下一代MC68360 Quad 集成通信控制器，英文簡寫為MPC860 PowerQUICCTM。該芯片具有功能強大的外圍接口，在通信、網(wǎng)絡(luò)以及控制中具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　2.實時性嵌入式系統(tǒng)的運行平臺――RTOS
　　RTOS，即實時操作系統(tǒng)。和一般的操作系統(tǒng)相比，RTOS對實時性的支持更佳；同時對處理器和內(nèi)存的要求很低，十分適合于嵌入式系統(tǒng)使用。
　　3.基于MPC860的系統(tǒng)設(shè)計
　　為了實現(xiàn)各個數(shù)據(jù)終端、工作站的具體功能，需要設(shè)計相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)。MPC860的強大功能使得它適合做為這些嵌入式系統(tǒng)的核心處理器。
　　上述系統(tǒng)設(shè)計中，主要的設(shè)計思想是利用嵌入式系統(tǒng)來實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)通信功能。MPC860中的通信控制器CPM具有強大的通信處理功能，很適應(yīng)ITS系統(tǒng)的設(shè)計要求。
　　數(shù)據(jù)終端的系統(tǒng)設(shè)計如圖2所示：
　　
　　圖2 數(shù)據(jù)終端的系統(tǒng)設(shè)計框圖
　　工作站的系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示：
　　
　　圖3 工作站的系統(tǒng)設(shè)計
　　
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