DSRC及相關(guān)應(yīng)用簡(jiǎn)介

會(huì)計(jì)學(xué)1DSRC及相關(guān)應(yīng)用簡(jiǎn)介一、DSRC系統(tǒng)的概述DSRC通信協(xié)議是ITS標(biāo)準(zhǔn)體系框架中的重要組成部分，是整個(gè)智能交通服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。DSRC系統(tǒng)是一種無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)，它通過(guò)數(shù)據(jù)的雙向傳輸將車輛和道路有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，利用計(jì)算機(jī)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(wú)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(fèi)，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，并保證通信鏈路的低延時(shí)和低干擾，確保整個(gè)交通系統(tǒng)的可靠性。第1頁(yè)/共21頁(yè)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(jiǎn)稱DSRC)規(guī)范，主要包含路側(cè)設(shè)備(RoadSideUnit，簡(jiǎn)稱RSU)和車載設(shè)備(OnBoardUnit,簡(jiǎn)稱OBU)兩部分，通過(guò)路側(cè)設(shè)備和車載設(shè)備之間的無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)與車輛之間的信息交流。DSRC是一種小范圍無(wú)線通信系統(tǒng),它作為車——路的通信平臺(tái),通過(guò)信息的雙向傳輸將車輛、道路有機(jī)地連接起來(lái)。第2頁(yè)/共21頁(yè)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(jiàn)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(yè)/共21頁(yè)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(wú)線傳遞手段，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)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(yè)/共21頁(yè)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(chǔ)功能的移動(dòng)識(shí)別設(shè)備。OBU本身既可以作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)載體成為單片式電子標(biāo)簽，也可以通過(guò)附加一個(gè)智能卡讀寫接口，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、訪問(wèn)控制功能，而成為雙片式電子標(biāo)簽。智能卡的引入，不僅使電子標(biāo)簽的擴(kuò)展存儲(chǔ)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(chǔ)值卡使用，大大降低了系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)。第5頁(yè)/共21頁(yè)DSRC設(shè)備通過(guò)通用的串行口與計(jì)算機(jī)連接，成為一個(gè)高性能的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝置。在計(jì)算機(jī)上配置相應(yīng)的計(jì)算機(jī)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(jì)、處理及管理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于路橋收費(fèi)、公安交管、智能小區(qū)及海關(guān)通關(guān)等相關(guān)短程移動(dòng)信息應(yīng)用領(lǐng)域。三、DSRC系統(tǒng)的特點(diǎn)第6頁(yè)/共21頁(yè)三、DSRC系統(tǒng)的特點(diǎn)根據(jù)調(diào)制方式的不同,DSRC系統(tǒng)可分為主動(dòng)式(ActiveSystem)和被動(dòng)式(PassiveSystem)兩種。主動(dòng)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(lái)發(fā)射電磁波。當(dāng)RSU向OBU發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)后,OBU利用自身的電池能量發(fā)射數(shù)據(jù)給RSU,主動(dòng)式OBU必須帶有電池；被動(dòng)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(hào),OBU被電磁波激活后進(jìn)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(dòng)式OBU可以是有電源,也可以是無(wú)電源。第7頁(yè)/共21頁(yè)三、DSRC系統(tǒng)的特點(diǎn)5.8GHz微波專用短程通信基于HDLC協(xié)議，具有區(qū)域分割、時(shí)分多址(TDMA)、主從控制、透明傳輸?shù)忍匦?，使之逐步成為世界各?guó)DSRC設(shè)備研究和開(kāi)發(fā)工作者們共同認(rèn)可的通信手段?！皩Ｓ枚坛掏ㄐ旁O(shè)備”原理方框圖如3所示：圖3DSRC設(shè)備的原理圖第8頁(yè)/共21頁(yè)四、DSRC協(xié)議概述為了實(shí)施對(duì)交通的智能化，實(shí)時(shí)，動(dòng)態(tài)管理，國(guó)際上專門開(kāi)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(jiǎn)稱“DSRC”)。DSRC利用高效的無(wú)線通信技術(shù)，可以為行駛車輛和道路提供有機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像，語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低等特點(diǎn)，與其他無(wú)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(yè)/共21頁(yè)五、DSRC協(xié)議功能與結(jié)構(gòu)針對(duì)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(qiáng)物理層的原始比特流傳輸，保證上層無(wú)差錯(cuò)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(fù)責(zé)向應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)接口第10頁(yè)/共21頁(yè)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(shí)隙分配、數(shù)據(jù)單元分組與重組以及有關(guān)確認(rèn)操作等。LLC子層定義了在路邊單元與車載單元之間的無(wú)線鏈路上對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LLCProtocolDataUnit,LPDU)的傳輸與差錯(cuò)控制。LLC子層生成命令PDU和響應(yīng)PDU以供傳輸,同時(shí)解釋收到的命令及響應(yīng)PDU。第11頁(yè)/共21頁(yè)應(yīng)用層應(yīng)用層由三個(gè)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(shí)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(fù)責(zé)通信雙方對(duì)等服務(wù)用戶之間進(jìn)行的信息傳輸工作負(fù)責(zé)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(lái)收集、廣播、發(fā)布與不同應(yīng)用有關(guān)的信息第12頁(yè)/共21頁(yè)六、現(xiàn)有DSRC標(biāo)準(zhǔn)比較DSRC是一種無(wú)線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(guó)際上共有以下幾種DSRC標(biāo)準(zhǔn)：

——（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO/TC204；

——（2）歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織的CEN/TC278；

——（3）美國(guó)的ASTM/IEEE；

——（4）日本的TC204；

——（5）中國(guó)的TC204。各標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)見(jiàn)表1第13頁(yè)/共21頁(yè)地區(qū)ISOCEN（歐洲）美國(guó)日本中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)方式分別使用被動(dòng)式主、被動(dòng)方式共用，采用主——從通訊方式主動(dòng)式被動(dòng)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(jī)構(gòu)ISO成員國(guó)CEN成員國(guó)ITSAmericaFCC郵政省建設(shè)省國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局國(guó)家委員會(huì)六、現(xiàn)有DSRC標(biāo)準(zhǔn)比較表1DSRC標(biāo)準(zhǔn)第14頁(yè)/共21頁(yè)六、現(xiàn)有DSRC標(biāo)準(zhǔn)比較CEN的DSRC標(biāo)準(zhǔn)是歐洲各會(huì)員國(guó)折中的結(jié)果,對(duì)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(biāo)準(zhǔn)保有最大彈性,但由于許多地方敘述不清,無(wú)法構(gòu)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?biāo)準(zhǔn),易導(dǎo)致各制造商對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)解讀不同。不過(guò)歐洲D(zhuǎn)SRC系統(tǒng)設(shè)計(jì)成支持不同物理媒介,適合多種應(yīng)用場(chǎng)合、多車道環(huán)境,保證該項(xiàng)技術(shù)有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。日本標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)CEN標(biāo)準(zhǔn)而言更嚴(yán)謹(jǐn),內(nèi)容敘述和參數(shù)規(guī)定比較明確,而且日本標(biāo)準(zhǔn)將DSRC頻段劃分為7組,分別對(duì)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(yè)/共21頁(yè)七、DSRC技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)用DSRC作為一種無(wú)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(jī)加密算法)等特點(diǎn),可以靈活的將路邊和車輛聯(lián)系起來(lái),實(shí)現(xiàn)路邊和車輛信息雙向?qū)崟r(shí)傳輸。基于這些特點(diǎn),DSRC在ITS的許多子系統(tǒng)中得到應(yīng)用,如先進(jìn)的公共運(yùn)輸系統(tǒng)(APTS)、商用車輛營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)(CVOS)、先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)(ATIS)和先進(jìn)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(gè)方面，其作用如下:第16頁(yè)/共21頁(yè)七、DSRC技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)用電子收費(fèi):利用微波或紅外無(wú)線讀寫識(shí)別設(shè)備對(duì)通過(guò)ETC車道的車輛實(shí)行車輛自動(dòng)識(shí)別和不停車自動(dòng)收費(fèi)，減少停車時(shí)間，提高通行能力;對(duì)收費(fèi)停車場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)記時(shí)和自動(dòng)收費(fèi)，使收費(fèi)過(guò)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(duì)信息進(jìn)行處理后，實(shí)時(shí)向駕駛員提供道路、交通及其他信息。第17頁(yè)/共21頁(yè)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(duì)車輛的車主、車型以及牌照等相關(guān)信息進(jìn)行登記記錄，DSRC系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)管理。在主要路口、收費(fèi)站安裝路邊設(shè)備，當(dāng)被盜車輛通過(guò)這些路口時(shí)，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(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)車輛定位，將車輛的位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦徽{(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)車輛與指揮調(diào)度中心的實(shí)時(shí)通信，根據(jù)車輛運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的信息實(shí)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(fèi)、發(fā)車時(shí)間等信息，為駕駛員提供與公交有關(guān)的實(shí)時(shí)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(yè)/共21頁(yè)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(cè)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