高速公路收費系統通信服務器的設計與實現

何靜環

（遼寧艾特斯智能交通技術有限公司遼寧沈陽110166）

高速公路收費系統通信服務器的設計與實現

何靜環

（遼寧艾特斯智能交通技術有限公司遼寧沈陽110166）

通信服務器是高速公路收費系統數據傳輸的樞紐，其性能好壞對收費系統的運行具有重要影響。為此，應該結合實際工作需要對通信服務器進行科學設計，嚴格按照要求進行操作。并在日常工作中做好通信服務器維護工作，確保服務器綜合性能良好，提高整個高速公路收費系統工作效率。

高速公路；收費系統；通信服務器

高速公路承載著重要的交通運輸任務，是我國重要的交通樞紐工程。隨著國家對交通基礎設施建設力度的不斷加大，高速公路迅猛發展，規模不斷擴大，里程不斷增加，如今已經形成基本的高速公路網絡構架。收費系統是高速公路的重要組成部分，承擔著高速公路的信息通訊、數據傳輸、收費管理等多種重要任務。隨著高速公路車流量的大幅度增加，收費系統的工作載荷日益加大，操作越來越頻繁，加上其所處的外部環境因素的影響，很容易發生故障，影響高速公路的正常運行。

1 系統設計

通信服務器是高速公路收費系統通信的橋梁，通過它可以實現各級系統之間的數據通信和信息交換。其功能主要有實時接收和發送監控報文；根據數據的優先級，接收和發送其它各種類型的報文；支持文件傳輸；通信鏈路的維護和偵測.當鏈路中斷并恢復后，支持自動重連；具有簡單網管功能，可以維護各個通信節點。通信服務器為各個客戶端提供TCP/IP的接口，由于報文不是按照FIFO（先進先出）的原則進行傳送，因此通信服務器使用一個應用層的通信協議，來調度和分配優先級不同的報文按照協議的定義，報文被分為目的地址、源地址、優先級、數據、校驗等五個部分。該通信服務器包括不同模塊，具有自身顯著特點，滿足實際工作需要，其主要特征體現在以下幾個方面。多客戶端實時和并發通信服務器與30個客戶端建立連接，能有效處理各節點數據延遲問題。服務器建立30個邏輯通信鏈路與請求通信客戶端相連，解決客戶端并發通信問題。每個邏輯通信鏈路使用512個字節的緩沖區，促進客戶端實時和并發通信。全雙工通信服務器使用發送和接收線程，分別對報文發送和接收進行處理，并且二者相互協同工作。采用同步事件實現數據同步，避免讀取數據緩沖區時出現沖突，實現全雙工通信。差錯控制采用連續自動重復請求方式客戶端一次發送多個數據報文，通信服務器接收和解析后作出應答，確認報文傳輸，實現連續自動重復請求方式，提高信道利用率和傳輸效率。確認應答機制設計可靠的確認應答機制?？蛻舳税l送數據報文后等待服務器應答。規定時間內沒有應答則重新發送，重發超過規定次數后，丟棄該報文數據，并啟動通信鏈路檢測線程，對通信鏈路狀態進行檢測。

2 高速公路收費系統通信服務器的實現

2.1 開發手段

通信服務器的開發手段是多種多樣的，Windows2007平臺上有大量系統服務類型，可以用作分布式計算手段。除Winsock服務之外，命名管道、遠程過程調用、分布式組件對象模型、消息隊列等分布式軟件開發手段都滿足要求，其中遠程過程調用、分布式組件對象模型等都是為專門系統功能而設定的，但它們也存在一定的局限性，應該根據具體需要合理選用。例如，由于通信服務器在日常運行中以數據傳輸為主，使用遠程過程調用、分布式組件對象模型往往會增加系統開銷。消息隊列盡管適用傳輸數據中轉中心的開發，但它會占用過多的中間層系統調用，降低系統運行效率，對整個系統日常工作和作用的有效發揮帶來負面影響。因此，綜合考慮各種開發手段的優點和缺點，在實際工作中最佳的選擇是直接對Winsock接口進行開發。盡管采用這種開發手段工作量大，任務繁重，編程復雜，但開發出來的通信服務器性能良好，能更好滿足實際工作需要，促進收費系統運行效率提高。

2.2 軟件結構

高速公路收費系統采用客戶/服務器的模式，通信服務器是服務器端，與它相連的其他應用系統是客戶端，包括客戶1、客戶2、客戶3……客戶n，從而構建一種客戶/服務器模型。在日常運行中，它以服務器為中心實現數據共享，并對整個模型進行集中控制。客戶端與通信服務器之間建立一條連接，就能與所有的其他客戶端通信。客戶/服務器模型包含運行在服務器端和客戶端的兩個程序，并且客戶端與服務器端建立可靠的、面向連接的服務。服務器首先啟動并建立套接口，綁定它和本機的網絡地址，使套接口做好偵聽準備，等待接收數據?？蛻舳私⑻捉涌诤竽芘c服務器建立連接，這樣服務器和客戶端通過套接口就可以發送和接收數據。

2.3 系統模塊

通信服務器包括以下幾個不同模塊，每個模塊發揮各自作用，促進整個系統有效運行和工作。通信模塊根據報文優先級，安全、可靠的接收和發送報文，支持報文靜態路由，滿足系統獲得報文需要，為數據分析和管理提供便利。鏈路控制模塊對網絡連接進行監測和控制，確保連接正常，滿足實際需要。當監測到連接不正常時，通知主線程設置網絡不正常標識，并定期檢查網絡通信是否正常。當連接恢復到正常狀態時，鏈路控制模塊通知主線程進行數據傳輸。報文處理模塊專門負責對報文進行處理，為獲取相關的信息資料提供依據。主要內容包括提取報文所需原始數據，根據報文定義格式，對報文進行封裝和拆封，以保存和使用報文信息，滿足實際工作需要。用戶管理模塊負責完成與通信服務器連接的客戶端管理工作。主要工作內容包括：授權客戶端連接通信、維護客戶端的名稱-地址表格、顯示和管理通信節點的通信狀態。

3 結束語

通信服務器開發出來之后經驗收合格，并將其應用到具體工作當中。在沈大高速公路收費系統升級改造中，應用該通信服務器。運用過程中，工作人員嚴格按照要求開展各項操作，經過系統聯合調試和實際應用的考驗。結果表明，通信服務器滿足高速公路收費系統運行需要，運行狀況良好，滿足實時性和多用戶并發通信的要求。不僅確保收費系統正常運行，還能顯著提高收費系統工作效率，對加強沈大高速公路收費管理也具有積極作用，值得在類似收費系統日常運行中推廣。

[1]楊瑾澤.高速收費系統中故障及處理方法分析[J].企業文化，2015.

[2]付忠和.對高速公路收費改革的探討[J].科技與企業，2016.

U495

A

1004-7344（2016）30-0274-01

2016-10-9