信息化背景下基于有線傳輸技術的交通通信優化設計

摘要：隨著信息化時代到來，交通系統的效率和安全性對于現代社會的發展至關重要。傳統的交通通信系統中存在著信號干擾、傳輸延遲和帶寬限制等問題。文章旨在研究和設計基于有線傳輸技術的交通通信優化方案。通過確定交通信道特性，本研究構建出合適的路由策略和網絡拓撲結構，選擇符合系統的傳輸協議，壓縮與優化交通數據，以此來優化設計方案，提高交通通信的可靠性和傳輸效率。實驗結果表明，該方案能夠顯著減少信號干擾，降低傳輸延遲，并增加通信帶寬，從而為交通系統的順暢、安全運行提供有力支持。

關鍵詞：信息化背景；有線傳輸技術；交通通信

中圖分類號：TN913文獻標志碼：A

0 引言

在信息化時代背景下，現代社會的發展離不開高效、安全的交通系統［1］。交通通信作為交通系統的重要環節，扮演著連接各個節點、傳遞信息和保障交通流暢的關鍵角色［2］。然而，傳統的交通通信系統面臨著諸多挑戰，如信號干擾、傳輸延遲和帶寬限制等問題，這些問題嚴重影響了交通系統的運行效率和安全性。為了解決以上問題，本文設計了基于有線傳輸技術的交通通信優化方案。有線傳輸技術中包含光纖通信和高速以太網，該技術以其高速度、低延遲和相對穩定的特點，成為改善交通通信的有效手段［3］。通過利用先進的有線傳輸技術，交通通信系統能夠實現更可靠、高效的數據傳輸，提高信息的準確性和實時性，從而為交通系統的順暢運行提供有力支持，以提高交通系統的傳輸效率和傳輸安全，改善交通通信系統的性能。

1 確定交通通信信道特性

在信息化背景下，交通通信利用有線傳輸技術實現車輛之間、車輛與道路基礎設施之間以及車輛與交通管理中心之間的通信。通過確定交通通信信道的容量，可以確定系統支持的最大通信負載。這有助于規劃和設計通信系統的基礎設施，以滿足交通網絡中不同位置和時段的通信需求。信道傳輸特性包括信號衰減、傳播延遲、信噪比、多徑效應等，這些特性可以了解信道對通信信號的影響程度，從而有針對性地設計調制編碼和信號處理方法，圖1為基于有線傳輸技術的交通通信信道特性優化的串聯流程。

如圖1所示，優化流程首先需要使用專業的測量設備和工具對交通通信系統中的信道進行測量，獲取信號強度、傳輸速率、信噪比等參數。頻譜分析儀用于分析和監測交通信號的頻譜特性，檢測信號的頻率分布、功率水平以及頻譜占用情況。信號發生器生成各種類型的信號，用于模擬不同信道條件下的通信信號，幫助評估系統在不同環境下的性能。系統使用功率譜密度測量方法，來評估獲取到的信號功率分布情況，具體如式（1）所示：

P（f）=|X（f）|2（1）

其中，P（f）表示功率譜密度，X（f）表示頻域上的信號。計算功率譜密度后，使用統計建模法建立射線模型，以此來描述交通通信信道中的多徑效應和衰落特性，射線模型如式（2）所示：

h（t）=∑αi×δ（t-τ（i））（2）

其中，h（t）表示信道的沖激響應，α（i）表示多徑分量的復數振幅，δ（t）表示沖激函數，τ（i）表示多徑分量的時延。基于獲取到的信道特性信息，采用LDPC信道編碼和QAM調制技術，確定交通通信信道特性，以提高有線傳輸技術的交通通信容量和可靠性。

2 構建路由策略和網絡拓撲結構

信息化背景下，在構建交通通信路由策略和網絡拓撲結構時，首先需要了解交通通信系統的需求，包括數據傳輸量、時延要求、服務質量等。基于網絡需求和拓撲結構，采用最短路徑算法設計路由策略，確定數據包的傳輸路徑，拓撲結構具體如圖2所示。

由圖2可知，基于有線傳輸技術的交通通信網絡拓撲結構中，分布在道路上的傳感器通過有線連接，將數據傳輸到控制器和服務器，用于收集相關的交通數據，如車輛流量、速度、車道占用等。這些組件相互連接、相互協作，形成一個完整的有線傳輸交通通信網絡拓撲結構。根據設計的路由策略和拓撲結構，調整網絡參數以提高網絡性能和效率，通過調整鏈路帶寬、優化數據包大小等方法來優化網絡傳輸性能，實現數據交換，以便于交通通信網絡的高效運行。

3 選擇合適的傳輸協議

交通通信優化方案設計中，構建TCP（傳輸控制協議）一共有4個階段。第一階段為握手階段，客戶端發送SYN（同步）包到服務器端，并設置初始序列號（ISN）。第二階段為數據傳輸階段，發送端將數據分割為適當的大小（或稱為段）并添加序列號，發送端將數據段發送到接收端。接收端接收到數據段后，確認ACK包并傳輸到發送端，發送端確認已接收到的數據，并根據接收到的ACK包進行重傳或繼續發送下一批數據。第三階段為擁塞控制階段，初始擁塞窗口大小（cwnd）設置為一個較小的值。在每個傳輸輪次中，根據接收到的ACK包確定擁塞窗口大小。使用慢啟動算法和擁塞避免算法來動態調整擁塞窗口大小，具體計算公式如式（3）所示：

其中，ssthresh表示慢啟動閾值，cwnd表示擁塞窗口大小，MSS表示最大分割段的窗口大小，當發生擁塞時，執行擁塞控制算法進行窗口減小。第四階段為丟包處理階段，當發送端未收到確認ACK包時，判定數據包丟失，同時進行超時重傳。

4 交通數據壓縮與優化

在交通通信優化設計中，壓縮與優化交通數據是為了減少數據傳輸量、提高傳輸效率以及降低傳輸延遲。采用Lempel-Ziv-Welch（LZW）壓縮算法對交通數據進行壓縮，以減少數據量，LZW算法的編碼和解碼過程基于字典的動態更新，具體的編碼步驟如下：

（1）初始化字典，字典中包含初始的單個字符作為條目。輸入字符序列C，初始化當前字符序列W為C的第一個字符，初始化編碼列表為Output。

（2）對于C中的每個字符X（從第二個字符開始）：如果W+X在字典中存在，則將W更新為W+X，并繼續下一個字符。

解碼公式步驟如下：

（1）初始化字典，字典中包含初始的單個字符作為條目，輸入編碼序列Code，初始化解碼列表Decoded，初始化先前編碼PreviousCode為Code的第一個編碼，將先前編碼對應的字符添加到Decoded中。

（2）對于Code中的每個編碼CurrentCode（從第二個編碼開始）。①如果CurrentCode在字典中存在，獲取CurrentCode對應的字符序列W，將先前編碼對應的字符序列和W的第一個字符組合，并添加到字典中作為新的條目，將先前編碼更新為CurrentCode。②將編碼對應的字符序列W添加到Decoded中，返回Decoded作為解碼后的字符序列。

通過對交通數據的壓縮和優化，可以有效減少數據傳輸量，提高傳輸效率，從而優化交通通信系統的性能，提高資源利用率。

5 優化對比實驗

5.1 實驗準備

為測試信息化背景下基于有線傳輸技術的交通通信優化設計，實驗搭建相應的網絡環境，選用了Hikvision DS-2CD4A26FWD-IZS高精度交通監測攝像頭和Trimble GNSS Receivers車輛定位裝置，用于收集交通數據和車輛定位信息。在網絡部署方面，實驗采用了Cisco Catalyst 2960 Series交換機和Cisco ISR 4000 Series路由器，進行有線傳輸網絡的搭建。為了滿足數據存儲和處理需求，準備了一臺Dell PowerEdge R740高性能計算機作為測試設備和數據分析平臺，以確保實驗的準確性和可靠性。

5.2 實驗結果

實驗分為優化前和優化后兩組數據，對3個交通通信傳輸實驗組進行比對，其中包括傳輸延遲、吞吐量和數據丟失率3個指標，表1是基于有線傳輸技術的交通通信優化設計的具體實驗結果。

通過對比表1中3組實驗的數據結果，可以觀察到基于有線傳輸技術的交通通信在經過優化后的性能顯著提升。優化后的傳輸延遲要低于優化前，數據丟失率也在降低，同時吞吐量逐級增加，最高可達141 Mbps。該結果表明，在進行基于有線傳輸技術的交通通信優化設計后，整體通信傳輸延遲得到了有效減小，數據的可靠性得到了提高，并且整體吞吐量顯著增加，從而實現了更高效、可靠的交通數據傳輸。

6 結語

綜上所述，基于有線傳輸技術的交通通信優化設計具有重要的實際意義。本研究通過改善傳統交通通信系統的性能，能夠提高交通系統的效率和安全性，為人們的出行提供更為完善的服務。未來的研究中，可以進一步探索其他先進的通信技術，并結合無線傳輸技術，以實現更全面高效的交通通信系統優化設計。

參考文獻

［1］賈魁.關于有線通信接入網工程中傳輸技術的應用［J］.中國新通信，2023（2）：10-12.

［2］陳光.有線電視光纜網絡傳輸故障排除及維護策略探討［J］.電視技術，2022（11）：93-95.

［3］黃毅然.光纖傳輸技術在有線廣播電視網絡中的實踐探討［J］.電聲技術，2022（10）：69-71，75.

Optimization design of traffic communication based on wired transmission technology under

the background of information technology

HuYuhua

（Jiangxi Intelligent Transportation Affairs Center， Nanchang 330008， China）

Abstract：With the development of the information age， the efficiency and safety of the transportation system are crucial to the development of modern society. There are some problems in the traditional traffic communication system， such as signal interference， transmission delay and bandwidth limitation. The purpose of this paper is to study and design the traffic communication optimization scheme based on wired transmission technology. Through determining the characteristics of traffic communication channel， constructing routing strategy and network topology， selecting suitable transmission protocol， compressing and optimizing traffic data， an optimal design scheme is proposed to improve the reliability and efficiency of traffic communication. The experimental results show that this scheme can significantly reduce signal interference， reduce transmission delay and increase communication bandwidth， thus providing strong support for smooth operation and safety of traffic system.

Key words： informatization background; wired transmission technology; traffic communication