如何改善一個(gè)地區(qū)的交通狀況，通常有兩種方法：一種是增加對(duì)交通設(shè)施基本建設(shè)的投入，如增加道路的數(shù)量和質(zhì)量等以增加交通網(wǎng)絡(luò)的容量；另一種方法是在現(xiàn)有的道路容納能力上，通過(guò)加強(qiáng)管理來(lái)提高道路的利用率從而提高道路的實(shí)際容量。實(shí)踐證明單純依靠增加道路的基礎(chǔ)建設(shè)并不能收到很好的效果，尤其是對(duì)于一些大城市來(lái)說(shuō)，城市的容納能力限制了道路的拓寬。計(jì)算機(jī)、通信以及自動(dòng)控制等技術(shù)的發(fā)展成熟為通過(guò)宏觀調(diào)控提高交通網(wǎng)絡(luò)的利用率和安全性提供了可能。目前，在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，以利用計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)為主，融合自動(dòng)控制和測(cè)量技術(shù)等為一體的智能交通系統(tǒng)(ITS)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。本文首先介紹ITS的基本概念，ITS在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r，最后，利用SONET網(wǎng)絡(luò)，提出了一個(gè)ITS通信系統(tǒng)的解決方案。
1 ITS系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1 ITS的主要功能
　　智能交通系統(tǒng)ITS(Intelligent Transportation System)是一個(gè)集通信、監(jiān)測(cè)和控制為一體的綜合系統(tǒng)。它主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能：監(jiān)測(cè)道路網(wǎng)絡(luò)的交通狀況，控制交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行，保證交通網(wǎng)絡(luò)的可靠、高效、有序運(yùn)作；收集和處理有關(guān)交通(如不同路段的交通量、路面質(zhì)量、定位信息等)或其它方面的信息(如天氣情況等)，為用戶提供實(shí)時(shí)的信息服務(wù)；實(shí)現(xiàn)智能的交通管理，如：自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)，運(yùn)行中車輛重量自動(dòng)測(cè)試等等；同其它系統(tǒng)(如Internet，公眾電話網(wǎng)等)或機(jī)構(gòu)(如急救中心、消防中心、警察局等)互連，為用戶提供更多的信息服務(wù)，同時(shí)提高交通系統(tǒng)應(yīng)付和解決緊急問(wèn)題的能力。
1.2 目前全球ITS的發(fā)展?fàn)顩r
　　ITS 是近年來(lái)提出的一個(gè)嶄新的技術(shù)，它是計(jì)算機(jī)、通信、控制和測(cè)試技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。同時(shí)由于它是一個(gè)全新的領(lǐng)域，不存在對(duì)舊有技術(shù)改造等問(wèn)題，這使它能夠采用許多最新的技術(shù)，這也是它得以迅速發(fā)展的原因。目前，美國(guó)、歐洲的許多國(guó)家及亞洲的一些經(jīng)濟(jì)和科技較發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)都投入了大量的人力和財(cái)力對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行研究和建設(shè)。
　　美國(guó)是目前對(duì)這一領(lǐng)域研究投入最大，成果也最豐的國(guó)家。美國(guó)的許多州的DOT(Department of Transportation)都根據(jù)自己的實(shí)際情況制定了相應(yīng)的ITS發(fā)展方案。Massachusetts州的Cross Country Global ITS Services計(jì)劃結(jié)合蜂窩技術(shù)和精確GPS定位技術(shù)，為用戶提供定位和交通信息；California州和Pennsylvania州分別重組了其TMC(Transportation Management Center)以推動(dòng)ITS 的發(fā)展；Arizona 州AZTechTM 提出 “Valley of the Sun”ITS計(jì)劃，以提高該州的交通條件和居民生活質(zhì)量；Virginia州的Oncall Technical Support Services Project等等。
　　歐洲在ITS領(lǐng)域的研究也取得了較大的成果。法國(guó)已經(jīng)將“Mediamobile＇s Visionaute″成功地推向市場(chǎng)，該系統(tǒng)為用戶提供實(shí)時(shí)的交通擁塞告警服務(wù)；英國(guó)的UTMC(Urban Traffic Management and Control system)也取得了較大的成功；跨歐洲的EFFECT(Enviromental Forecasting For the Effective Control of Traffic)計(jì)劃也于1999年1月開(kāi)始實(shí)施，該計(jì)劃打算建立一個(gè)集空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和交通需求管理為一體的綜合系統(tǒng)。
　　在亞洲，日本、新加坡、以色列等國(guó)家以及我國(guó)的臺(tái)灣省也在一定的范圍內(nèi)著手建立自己的ITS系統(tǒng)。此外，加拿大、巴西、澳大利亞等國(guó)家的ITS系統(tǒng)的研究和建設(shè)都取得了一定的成果。我國(guó)的廈門等城市也已對(duì)ITS進(jìn)行初步的嘗試，但由于各方面的原因，到目前為止尚沒(méi)有較完整的ITS系統(tǒng)。
　　國(guó)內(nèi)外的ITS實(shí)踐的結(jié)果表明ITS系統(tǒng)在提高道路的利用率以及交通安全方面已經(jīng)取得了顯著的效果，美國(guó)交通部(USDOT)提供的數(shù)據(jù)表明：安裝了ITS系統(tǒng)后，旅行時(shí)間平均降低48%，平均交通速度提高62%，道路的容納能力提高25%，同時(shí)交通事故的發(fā)生率出現(xiàn)明顯的下降，在有些地區(qū)下降到50%(USDOT：“Building the ITI：Putting the National ITS Architecture into Action”1997數(shù)據(jù))。不僅如此，ITS在提高人們生活，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展等方面起到了巨大的作用，研究和建設(shè)ITS系統(tǒng)具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
1.3 ITS系統(tǒng)的組成及各部分主要功能
　　ITS是一個(gè)綜合系統(tǒng)，圖1為一個(gè)典型的ITS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖。從系統(tǒng)各部分實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看，整個(gè)系統(tǒng)大致可以分為四部分：中央處理系統(tǒng)、職能分系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和終端設(shè)備。

　　中央處理系統(tǒng)是ITS的核心，它主要包括中央處理設(shè)備，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，顯示設(shè)備，以及實(shí)現(xiàn)和其它系統(tǒng)互連的通信控制設(shè)備等等。它的主要功能包括：控制和協(xié)調(diào)各個(gè)分系統(tǒng)，保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行；分析和處理來(lái)自各分系統(tǒng)的信息；提供ITS系統(tǒng)和其它系統(tǒng)之間的接口。
　　職能分系統(tǒng)包括交通管理系統(tǒng)，交通信號(hào)管理系統(tǒng)，高速公路控制系統(tǒng)等等。它們根據(jù)分工的不同分別實(shí)現(xiàn)不同的功能，如交通管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)各路段或關(guān)口等的自動(dòng)計(jì)費(fèi)，車輛自動(dòng)識(shí)別等；交通信號(hào)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)交通信號(hào)的控制；高速公路控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)高速公路的管理和維護(hù)。
　　信息傳輸系統(tǒng)是ITS賴以存在的基礎(chǔ)，它一方面負(fù)責(zé)將用戶所需的各類信息如圖象、聲音、視頻或數(shù)據(jù)等快速可靠地傳遞給用戶，并將用戶的信息反饋到監(jiān)控中心。另一方面，監(jiān)控系統(tǒng)終端設(shè)備如傳感器、攝像機(jī)等獲取的數(shù)據(jù)必須通過(guò)它傳給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心發(fā)出的各種指令也必須通過(guò)它來(lái)傳送。不僅如此，用戶通過(guò)它還可以實(shí)現(xiàn)同外界的通信。
　　終端設(shè)備包括監(jiān)測(cè)設(shè)備(如攝像機(jī)、各種傳感器等)，信號(hào)設(shè)備(如LED)以及用戶設(shè)備等。
2 基于光纖分布式網(wǎng)絡(luò)的ITS系統(tǒng)
　　ITS是一個(gè)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，它涉及到數(shù)據(jù)、話音、視頻、圖象等信號(hào)的傳輸和處理等問(wèn)題。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ê芏啵p絞線(屏蔽和無(wú)屏蔽)、同軸電纜、光纖和各種模擬或數(shù)字的無(wú)線技術(shù)等。ITS系統(tǒng)不同部分的應(yīng)用需要不同的信號(hào)傳輸方案。光纖介質(zhì)具有高容量、高抗干擾能力和低誤碼率等特點(diǎn)，這使光纖傳輸方案被廣為利用。同其它的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，同步光纖網(wǎng)絡(luò)(SONET—Synchronous Optical Network)具有很多的優(yōu)越性：網(wǎng)絡(luò)具有自愈能力，具有增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)操縱、管理和維護(hù)能力，靈活的帶寬分配和使用能力，傳輸各種數(shù)據(jù)和高帶寬的能力以及服務(wù)質(zhì)量(QOS)保證等等。因此本文利用SONET給出一個(gè)有效的ITS通信網(wǎng)絡(luò)解決方案。
2.1 網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　圖2為網(wǎng)絡(luò)的主要部分的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從圖中可以看到網(wǎng)絡(luò)主要由主干網(wǎng)和節(jié)點(diǎn)單元兩部分組成。

2.1.1主干網(wǎng)
　　主干網(wǎng)為一個(gè)廣域網(wǎng)，提供1.6～44Mbps的視頻通道用來(lái)傳輸視頻信號(hào)。WAN上的任意節(jié)點(diǎn)可訪問(wèn)該WAN，視頻源(如攝像機(jī)、VCR、DVD等等)采用可由用戶配置參數(shù)的壓縮算法進(jìn)行數(shù)字化，根據(jù)不同的配置改變比特率，以改變帶寬，方便帶寬管理。系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)智能帶寬分配技術(shù)，支持以下幾種視頻信號(hào)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：
　　· 廣播質(zhì)量：700×800，30幀/s的NTSC彩色信號(hào)；
　　· Internet質(zhì)量：350×240，15幀/s的彩色信號(hào)；
　　· 高質(zhì)量的圖象電話：350×240，10幀/s的彩色信號(hào)；
　　· 高分辨率700×480彩色圖象，2幀/秒，每個(gè)攝像機(jī)約用400kbps。
2.1.2 節(jié)點(diǎn)單元
　　圖3為一個(gè)典型的節(jié)點(diǎn)單元(本地本地操縱中心)，節(jié)點(diǎn)利用SONET接口卡提供不同的接口以滿足不同信號(hào)(如交通監(jiān)視視頻信號(hào)、交通信號(hào)控制信號(hào)及其它的可變消息信號(hào)等)的傳輸要求。這些接口單元能夠提供不同的連接標(biāo)準(zhǔn)，例如：RS232、Ethernet等。通過(guò)它為不同的信號(hào)(話音、數(shù)據(jù)、Ethernet信號(hào)、視頻信號(hào))在同一通信媒介上傳播提供一個(gè)有效的途徑，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)單元接入骨干網(wǎng)中，以形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。

　　對(duì)于視頻信號(hào)SONET接口卡提供兩種單元：VMapper單元和視頻I/O單元。VMapper單元有兩種選擇：基于OC－3(表1)的44Mbps和基于OC－1或OC－3的1.6～11Mbps，每個(gè)VMapper單元含4個(gè)端口以連接I/O單元。視頻I/O單元為一個(gè)監(jiān)視器或多達(dá)3個(gè)攝像機(jī)同VMapper單元間提供接口。
2.2 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)選擇
　　選擇windows NT作為系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，利用windows可以方便地將網(wǎng)絡(luò)管理、帶寬管理、視頻監(jiān)視、攝像機(jī)控制結(jié)合在統(tǒng)一的圖形用戶界面(GUI)上以方便管理。利用多個(gè)監(jiān)視器，可以同時(shí)對(duì)不同的地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視。windows還提供plus－and－play 和drag－drop功能，可方便地增減設(shè)備或在不同的管理功能之間進(jìn)行切換。