一、前言
智能運輸系統（Intelligent Transport Systems，簡稱ITS）是信息化技術在交通運輸領域的具體運用和體現。以日本為代表的在交通信息和交通誘導方面建立的VICS系統就是ITS領域交通控制與誘導的嶄新方式。它采用建立多部門的共用信息平臺機制，通過路側的短距離交通信息發布系統向過往車輛發送交通控制與誘導信息。交通控制更強調通過向出行者提供更多的交通信息服務來實現宏觀調控，也即由傳統的主動直接控制變為間接調控。
根據交通控制與誘導的目的和范圍，信息發布的裝置可分為短程信標和中遠距離信標。信標又常稱為BEACON，根據信息傳播的媒介可分為光信標、射頻/微波信標。根據傳輸速率可以分為低速信標和高速信標。傳統的交通廣播采用調頻副載波方式發布數據化的交通信息是一種大作用范圍的射頻信標。通過對各種短距離交通信息發布技術的比較研究,可以為建立交通控制和路徑誘導的路側支撐系統提供決策依據。
二、ITS領域短距離通信技術的新進展
（1）DSRC通信技術
國際上專門開發了適用于ITS領域的道路與車輛之間的通信協議，即專用短程通信（Dedicated Short Range Communication，簡稱DSRC）協議。DSRC協議是ITS的基礎與核心，它是一組無線通信協議，它通過信息的雙向傳輸將車輛和道路有機地連接起來，實現信息的雙向交互。
關于采用850nm紅外技術的DSRC協議物理層技術文件僅有標準草案，仍在討論之中。
CEN/TC278 DSRC標準的主要特點是：5.8GHz被動式微波通信，中等通信速率（500Kbps 上行，250Kbps下行），調制方式為ASK和BPSK。
應用DSRC協議的實用系統主要包括三個部分：車載單元（On-Board Unit，簡稱OBU）、路邊設備（Road-Side equipment，簡稱RSE）以及專用短程通信DSRC協議棧，其中DSRC協議棧又可以分為三個層次：物理層、數據鏈路層和應用層，具體的DSRC系統模型可參考圖1。
（2） CALM通信技術
ISO/TC204 WG16就是關于CALM通信技術標準研究的工作組。目前關于紅外線技術通信的文件有 NP21214，題目為“在ITS領域中使用850nm紅外通信的廣播、點對點、車對車、車對點中程遠程高速空中接口參數和協議（含主/從通信和同級通信規范）”。其內容包括對ITS領域中的廣播、點對點、車對車、車對點的中程遠程高速通信標準化要求的調查。
NP21214技術報告考慮了ITS領域高速數據通信目前的和今后可能的要求，以確定標準化要求并對今后的工作項提出建議。數據通信在固定基礎設施點之間、在移動的非車輛點之間、在車輛之間、在固定點（移動點）和車輛或其他固定點（移動點）之間進行。
報告認為，紅外線技術可用來提供輕便的基礎設施（在一些情況下是便攜式的）高速通信。在目前的規定下，超過150M長ｘ100M寬的交易區可由單個輕便詢問器提供有效的通信服務，這種詢問器可固定在現有的基礎設施上（路燈、道路標志桿、道路標志等）。
在車輛沿公路行駛時，間距為100M的紅外線詢問器鏈式網絡可提供無線連續通信。
紅外線通信的主要特征為：
 數據速率：擬設為1Mbps至1Gbps之間。
 沿鏈式信標的連續鏈式運行。
 建議的使用方式為電子商務、圖象傳送、乘客娛樂系統、出行者信息系統（包括視頻、動態路徑誘導、導航系統更新、車內高速互聯網連接）。
三、IT產業相關短距離無線通信新技術
IT產業領域短距離高速無線通信技術發展非常迅速，比如Bluetooth、Wi-Fi、HomeRF、HiperLAN，這些都是短距離無線技術的名詞。
802.11
IEEE在1997年發表了第一個無線LAN的標準802.11，而現在提到的802.11b是IEEE在1999年9月批準的，802.11b也被稱為Wi-Fi， 802.11b的最高通訊速率為11Mbps，室內傳送距離為50到150英尺，室外可達1000英尺。
不過隨著時間推移，需要不斷適應新的需求，所以IEEE又提出了802.11a和802.11g，另外的短距離無線通信標準還有HomeRF和Bluetooth。
這些標準中，802.11g、Bluetooth、HomeRF都和802.11b一樣共享2.4GHz的頻段。這個頻段是無需授權就可以使用的。
HomeRF
這個標準是Proxim提出的，得到了Intel、Motorola的支持，去年8月2.0版推出，使得速率達到10Mbps。HomeRF的優勢在于集成了語音和數據傳送技術。
HomeRF和802.11b如果在一起使用無線傳輸將會互相干擾、互相阻塞，當前的設計它們都沒有考慮到對方。顧名思義，HomeRF更側重于家用，如無繩電話等，802.11b則是把LAN衍生到無線空間。
Bluetooth
Bluetooth可能是被我們更為熟知的技術了，它的目標是低帶寬、短距離、低功耗的數據傳送技術，用在PDA、手機、筆記本電腦等設備。
但是Bluetooth事實上是個遲到者，802.11b現在已經到了大規模生產降低成本的時候了，而Bluetooth產品剛剛開始進入市場。
雖然也都在2.4Ghz頻段上，但是今年4月份IEEE的PAN(Personal Area Network)即802.15工作組最近提出一項議案，這將使Bluetooth和802.11b可以同時工作。
Hiperlan
Hiperlan是歐洲通信標準協會ETSI(European Telecommunications Standards Institute)主推的，有HiperLAN/1和HiperLAN/2兩套標準，它們都同樣運行在5GHz，但HiperLAN/2的傳送速率更高，和802.11a一樣，也是54Mbps，距離可達150米，室內室外均可使用，并且兼容3G WLAN系統，可以收發數據、圖形、語音數據。
但是在頻率選擇上歐洲和美國沒有協調，這就造成雙方的產品未來都成為歐洲范圍內使用或美國范圍內使用的“本地”技術。這樣標準不一致的話也可能會使得未來產品成本長期內不能降低。
IrDA短程光通信
短程光通信在信息產業（IT）應用領域，IrDA發展迅速并比較成熟，已在很多設備上得到普遍應用，但它是點對點的協議，而且目前的通信距離較小（幾米以內）。IrDA物理層和數據鏈路層并不適合直接用于BEACON技術，但它比較成熟，進行仔細分析有助于適合BEACON的光通信技術開發。
IrDA是一種利用紅外光進行短距離點對點通信的技術。推動這種技術發展的是紅外數據協會( IrDA，Infrared Data Association)，它為短距離紅外無線數據通信制定了一系列開放的協議與標準。IrDA規范化標準有兩種版本，IrDA的1.0版本提供了最高為115.2kb/s的通信速率；1.1版本把最高速率擴展到4Mb/s，同時保持了與1.0版本的兼容性。在IrDA中，物理層(The Physical Layer)、鏈路接入協議(Ir LAP)、鏈路管理協議(Ir LMP)是必需的三個協議層。
四、區域覆蓋的調頻多工數據廣播
數據廣播是近年來在國際上發展非常迅速的一項業務，是繼聲音廣播與電視廣播后的第三種廣播類型。調頻多工數據廣播是利用調頻廣播頻譜的社會公益部分，增設數據信道進行點對點、點對面的數據廣播方式。開辦調頻多工數據廣播業務，具有投資省、見效快、效益好、應用廣的特點。因此，廣受國外廣播部門的青睞。
從1958年起美國就已開辦了調頻輔助通信(SCA)業務，其中包括調頻多工數據廣播。七、八十年代，西歐亦興起了開辦數據廣播系統(RDS)的熱潮，并由歐洲廣播 (EBU)組織直轄市，形成了統一的技術規范(即RDS規范)。1990年歐洲電工技術標準委員會(CENELCE)將其改變成EN50067標準，于1993年1月美國也制訂了與西歐RDS相應的一個標準：RBDS標準。至此，RDS無線數據廣播成了世界上第一個形成國際標準的數據廣播系統。RDS規范的基本參數是：副載波頻率為57kHz；調制方式為DPSK；數據速率1.1875kb/s; 多工電平±1.0kHz-±7.5kHz。
日本直到1985年才開始研究開發調頻多工廣播。1988年，日本廣播協會(NHK)的東京調頻廣播臺正式播出了適宜于固定接收方式的數據廣播，主要用于廣播教學。接收機有一塊彩色LCD顯示屏(640x480點陣)。基本參數：副載波頻率76kHz；多工電平2.5%。該系統需配置專用的室外接收天線。
隨后，日本NHK又轉入研究開發供車輛接收使用的調頻多工廣播方式，這就是本文后面將介紹的數據廣播信道(Data Radio Channel,DARC)系統。DARC系統已于1995年經國際電信推薦為 DARC系統較高的數據速率，以及較好的移動接收性能，得到了世界上許多國家廣播電臺的青睞。近年來，利用DARC系統已經開辦數據廣播業務的有美國、德國、法國、日本、瑞典和挪威等國。產品主要有兩大類，一是車載移動接收設備，以日本的VICS(Vehicle Information Communication System)系統為典型代表。另一類是可視信息接收機，以瑞典等國的SWIFT(System for Wireless Information Forwarding and Teledistribution)為代表。
日本的VICS系統是在1996年4月建立的全車性的交通信息通信系統。該系統由交通指揮中心、無線通信系統及車載接收機設備三大部分組成。該系統的無線通信系統就是采用DARC，用以完成指揮中心向車輛傳輸交通信息。目前日本的裝車量已達420萬臺，計劃至2010年裝車量將達車輛保有量的70%。
SWIFT主要是為了用戶提供各種信息，如：新聞簡要、天氣預報、環境指數、交通信息、車船時刻、飛機航班、體育比賽、金融行情、旅游購物等，是傳統的FM廣播接收機的升級產品。 總之，DARC系統在現階段是廣播電臺用以開辦數據廣播業務的良好工具，具有較強的市場競爭力。
五、結論
根據對ITS領域的專用通信技術和IT領域的通用通信技術的基本比較研究，有以下初步結論：
1、光信標的傳輸速率可以輕易達到1Mbps以上的高水平，工作頻段在850nm附近，但傳輸距離受發射功率、氣象條件、遮擋情況影響很大。只要采用較大的發射功率，完全可以實現10~30米的通信距離。總體講可以用于交通控制領域的信息發布，但存在較多的限制條件，有一定的發展潛力。從技術的通用性講，有賴于IrDA技術的更遠距離發展。
2、微波/射頻信標的作用距離可調節余地較大，可以從十幾米到幾百米，甚至更遠。傳輸速率也從每秒幾百比特到一兆比特。射頻信標的設計較簡單，成本低廉。微波信標的設計較復雜，成本較高。微波/射頻信標的芯片支持情況較好，開發實用的路側支撐系統在技術上是完全可行的，但由于專用的特點，需要從經濟上進行進一步評估。遵循DSRC通信協議是較明智的選擇。
3、搭建大范圍的路側交通信息發布系統，更宜利用交通廣播臺的調頻副載波邊帶發送低速的廣播性交通數據信息，再輔以區域范圍內的紅外/微波/射頻高速信標進行小范圍內特定信息發布。從而充分發揮多種信息發布技術的比較優勢。
4、交通控制用信標的成功應用必須有良好的交通共用信息平臺的支撐，交通共用信息平臺對以各種方式采集的交通信息進行處理和整理，再通過信標發送給道路上行駛的車輛使用。日本的VICS系統就是一個成熟的商業化運作的交通共用信息平臺和路側支撐系統典范。
國際標準：Rec.ITU-R BS.1194。
智能運輸系統（Intelligent Transport Systems，簡稱ITS）是信息化技術在交通運輸領域的具體運用和體現。以日本為代表的在交通信息和交通誘導方面建立的VICS系統就是ITS領域交通控制與誘導的嶄新方式。它采用建立多部門的共用信息平臺機制，通過路側的短距離交通信息發布系統向過往車輛發送交通控制與誘導信息。交通控制更強調通過向出行者提供更多的交通信息服務來實現宏觀調控，也即由傳統的主動直接控制變為間接調控。
根據交通控制與誘導的目的和范圍，信息發布的裝置可分為短程信標和中遠距離信標。信標又常稱為BEACON，根據信息傳播的媒介可分為光信標、射頻/微波信標。根據傳輸速率可以分為低速信標和高速信標。傳統的交通廣播采用調頻副載波方式發布數據化的交通信息是一種大作用范圍的射頻信標。通過對各種短距離交通信息發布技術的比較研究,可以為建立交通控制和路徑誘導的路側支撐系統提供決策依據。
二、ITS領域短距離通信技術的新進展
（1）DSRC通信技術
國際上專門開發了適用于ITS領域的道路與車輛之間的通信協議，即專用短程通信（Dedicated Short Range Communication，簡稱DSRC）協議。DSRC協議是ITS的基礎與核心，它是一組無線通信協議，它通過信息的雙向傳輸將車輛和道路有機地連接起來，實現信息的雙向交互。
關于采用850nm紅外技術的DSRC協議物理層技術文件僅有標準草案，仍在討論之中。
CEN/TC278 DSRC標準的主要特點是：5.8GHz被動式微波通信，中等通信速率（500Kbps 上行，250Kbps下行），調制方式為ASK和BPSK。
應用DSRC協議的實用系統主要包括三個部分：車載單元（On-Board Unit，簡稱OBU）、路邊設備（Road-Side equipment，簡稱RSE）以及專用短程通信DSRC協議棧，其中DSRC協議棧又可以分為三個層次：物理層、數據鏈路層和應用層，具體的DSRC系統模型可參考圖1。
（2） CALM通信技術
ISO/TC204 WG16就是關于CALM通信技術標準研究的工作組。目前關于紅外線技術通信的文件有 NP21214，題目為“在ITS領域中使用850nm紅外通信的廣播、點對點、車對車、車對點中程遠程高速空中接口參數和協議（含主/從通信和同級通信規范）”。其內容包括對ITS領域中的廣播、點對點、車對車、車對點的中程遠程高速通信標準化要求的調查。
NP21214技術報告考慮了ITS領域高速數據通信目前的和今后可能的要求，以確定標準化要求并對今后的工作項提出建議。數據通信在固定基礎設施點之間、在移動的非車輛點之間、在車輛之間、在固定點（移動點）和車輛或其他固定點（移動點）之間進行。
報告認為，紅外線技術可用來提供輕便的基礎設施（在一些情況下是便攜式的）高速通信。在目前的規定下，超過150M長ｘ100M寬的交易區可由單個輕便詢問器提供有效的通信服務，這種詢問器可固定在現有的基礎設施上（路燈、道路標志桿、道路標志等）。
在車輛沿公路行駛時，間距為100M的紅外線詢問器鏈式網絡可提供無線連續通信。
紅外線通信的主要特征為：
 數據速率：擬設為1Mbps至1Gbps之間。
 沿鏈式信標的連續鏈式運行。
 建議的使用方式為電子商務、圖象傳送、乘客娛樂系統、出行者信息系統（包括視頻、動態路徑誘導、導航系統更新、車內高速互聯網連接）。
三、IT產業相關短距離無線通信新技術
IT產業領域短距離高速無線通信技術發展非常迅速，比如Bluetooth、Wi-Fi、HomeRF、HiperLAN，這些都是短距離無線技術的名詞。
802.11
IEEE在1997年發表了第一個無線LAN的標準802.11，而現在提到的802.11b是IEEE在1999年9月批準的，802.11b也被稱為Wi-Fi， 802.11b的最高通訊速率為11Mbps，室內傳送距離為50到150英尺，室外可達1000英尺。
不過隨著時間推移，需要不斷適應新的需求，所以IEEE又提出了802.11a和802.11g，另外的短距離無線通信標準還有HomeRF和Bluetooth。
這些標準中，802.11g、Bluetooth、HomeRF都和802.11b一樣共享2.4GHz的頻段。這個頻段是無需授權就可以使用的。
HomeRF
這個標準是Proxim提出的，得到了Intel、Motorola的支持，去年8月2.0版推出，使得速率達到10Mbps。HomeRF的優勢在于集成了語音和數據傳送技術。
HomeRF和802.11b如果在一起使用無線傳輸將會互相干擾、互相阻塞，當前的設計它們都沒有考慮到對方。顧名思義，HomeRF更側重于家用，如無繩電話等，802.11b則是把LAN衍生到無線空間。
Bluetooth
Bluetooth可能是被我們更為熟知的技術了，它的目標是低帶寬、短距離、低功耗的數據傳送技術，用在PDA、手機、筆記本電腦等設備。
但是Bluetooth事實上是個遲到者，802.11b現在已經到了大規模生產降低成本的時候了，而Bluetooth產品剛剛開始進入市場。
雖然也都在2.4Ghz頻段上，但是今年4月份IEEE的PAN(Personal Area Network)即802.15工作組最近提出一項議案，這將使Bluetooth和802.11b可以同時工作。
Hiperlan
Hiperlan是歐洲通信標準協會ETSI(European Telecommunications Standards Institute)主推的，有HiperLAN/1和HiperLAN/2兩套標準，它們都同樣運行在5GHz，但HiperLAN/2的傳送速率更高，和802.11a一樣，也是54Mbps，距離可達150米，室內室外均可使用，并且兼容3G WLAN系統，可以收發數據、圖形、語音數據。
但是在頻率選擇上歐洲和美國沒有協調，這就造成雙方的產品未來都成為歐洲范圍內使用或美國范圍內使用的“本地”技術。這樣標準不一致的話也可能會使得未來產品成本長期內不能降低。
IrDA短程光通信
短程光通信在信息產業（IT）應用領域，IrDA發展迅速并比較成熟，已在很多設備上得到普遍應用，但它是點對點的協議，而且目前的通信距離較小（幾米以內）。IrDA物理層和數據鏈路層并不適合直接用于BEACON技術，但它比較成熟，進行仔細分析有助于適合BEACON的光通信技術開發。
IrDA是一種利用紅外光進行短距離點對點通信的技術。推動這種技術發展的是紅外數據協會( IrDA，Infrared Data Association)，它為短距離紅外無線數據通信制定了一系列開放的協議與標準。IrDA規范化標準有兩種版本，IrDA的1.0版本提供了最高為115.2kb/s的通信速率；1.1版本把最高速率擴展到4Mb/s，同時保持了與1.0版本的兼容性。在IrDA中，物理層(The Physical Layer)、鏈路接入協議(Ir LAP)、鏈路管理協議(Ir LMP)是必需的三個協議層。
四、區域覆蓋的調頻多工數據廣播
數據廣播是近年來在國際上發展非常迅速的一項業務，是繼聲音廣播與電視廣播后的第三種廣播類型。調頻多工數據廣播是利用調頻廣播頻譜的社會公益部分，增設數據信道進行點對點、點對面的數據廣播方式。開辦調頻多工數據廣播業務，具有投資省、見效快、效益好、應用廣的特點。因此，廣受國外廣播部門的青睞。
從1958年起美國就已開辦了調頻輔助通信(SCA)業務，其中包括調頻多工數據廣播。七、八十年代，西歐亦興起了開辦數據廣播系統(RDS)的熱潮，并由歐洲廣播 (EBU)組織直轄市，形成了統一的技術規范(即RDS規范)。1990年歐洲電工技術標準委員會(CENELCE)將其改變成EN50067標準，于1993年1月美國也制訂了與西歐RDS相應的一個標準：RBDS標準。至此，RDS無線數據廣播成了世界上第一個形成國際標準的數據廣播系統。RDS規范的基本參數是：副載波頻率為57kHz；調制方式為DPSK；數據速率1.1875kb/s; 多工電平±1.0kHz-±7.5kHz。
日本直到1985年才開始研究開發調頻多工廣播。1988年，日本廣播協會(NHK)的東京調頻廣播臺正式播出了適宜于固定接收方式的數據廣播，主要用于廣播教學。接收機有一塊彩色LCD顯示屏(640x480點陣)。基本參數：副載波頻率76kHz；多工電平2.5%。該系統需配置專用的室外接收天線。
隨后，日本NHK又轉入研究開發供車輛接收使用的調頻多工廣播方式，這就是本文后面將介紹的數據廣播信道(Data Radio Channel,DARC)系統。DARC系統已于1995年經國際電信推薦為 DARC系統較高的數據速率，以及較好的移動接收性能，得到了世界上許多國家廣播電臺的青睞。近年來，利用DARC系統已經開辦數據廣播業務的有美國、德國、法國、日本、瑞典和挪威等國。產品主要有兩大類，一是車載移動接收設備，以日本的VICS(Vehicle Information Communication System)系統為典型代表。另一類是可視信息接收機，以瑞典等國的SWIFT(System for Wireless Information Forwarding and Teledistribution)為代表。
日本的VICS系統是在1996年4月建立的全車性的交通信息通信系統。該系統由交通指揮中心、無線通信系統及車載接收機設備三大部分組成。該系統的無線通信系統就是采用DARC，用以完成指揮中心向車輛傳輸交通信息。目前日本的裝車量已達420萬臺，計劃至2010年裝車量將達車輛保有量的70%。
SWIFT主要是為了用戶提供各種信息，如：新聞簡要、天氣預報、環境指數、交通信息、車船時刻、飛機航班、體育比賽、金融行情、旅游購物等，是傳統的FM廣播接收機的升級產品。 總之，DARC系統在現階段是廣播電臺用以開辦數據廣播業務的良好工具，具有較強的市場競爭力。
五、結論
根據對ITS領域的專用通信技術和IT領域的通用通信技術的基本比較研究，有以下初步結論：
1、光信標的傳輸速率可以輕易達到1Mbps以上的高水平，工作頻段在850nm附近，但傳輸距離受發射功率、氣象條件、遮擋情況影響很大。只要采用較大的發射功率，完全可以實現10~30米的通信距離。總體講可以用于交通控制領域的信息發布，但存在較多的限制條件，有一定的發展潛力。從技術的通用性講，有賴于IrDA技術的更遠距離發展。
2、微波/射頻信標的作用距離可調節余地較大，可以從十幾米到幾百米，甚至更遠。傳輸速率也從每秒幾百比特到一兆比特。射頻信標的設計較簡單，成本低廉。微波信標的設計較復雜，成本較高。微波/射頻信標的芯片支持情況較好，開發實用的路側支撐系統在技術上是完全可行的，但由于專用的特點，需要從經濟上進行進一步評估。遵循DSRC通信協議是較明智的選擇。
3、搭建大范圍的路側交通信息發布系統，更宜利用交通廣播臺的調頻副載波邊帶發送低速的廣播性交通數據信息，再輔以區域范圍內的紅外/微波/射頻高速信標進行小范圍內特定信息發布。從而充分發揮多種信息發布技術的比較優勢。
4、交通控制用信標的成功應用必須有良好的交通共用信息平臺的支撐，交通共用信息平臺對以各種方式采集的交通信息進行處理和整理，再通過信標發送給道路上行駛的車輛使用。日本的VICS系統就是一個成熟的商業化運作的交通共用信息平臺和路側支撐系統典范。
國際標準：Rec.ITU-R BS.1194。
