收费站网络系统方案
钦州市公路收费站网络系统
一、背景介绍及建设目标
钦州市公路管理局为了进一步规范收费管理，防弊查漏，需要建设一套有效的计算机收费系统。目前，钦州市公路管理局有一个高速公路收费站和两个二级公路收费站，其间相距距离最大不超过5公里，而管理监控中心位于三点之间。每个收费站点都有4个收费车道，2进2出。为了提高工作效率，加强管理机制，杜绝任何舞弊现象，要求进行电脑信息化管理，建设一个高效高速的收费站计算机网络系统。
该计算机网络要求能给日常的收费工作进行信息化管理，自动对收费数据进行统计汇总处理，管理中心能够进行远程监控，杜绝熟人不收费等舞弊现象的发生。
二、网络系统的总体设计
（一）网络拓扑结构
网络系统通讯部分分为两级体系，即收费车道至收费站、收费站至管理监控中心两级。各级通讯根据数据流量和实施成本采用不同的通讯方式。如高速局域网、微波无线网络等，同时提供备用通讯方式，增加系统冗余度和可靠性。
收费车道至收费站采用100M快速以太网络方式通信，而收费站至管理监控中心由于地理位置原因，采用微波扩频无线通信。
具体拓扑结构见下图：
网络拓扑图
（二）微波扩频无线电通信系统
根据3个收费站的地理位置以及监控图像传输的具体情况，我们采用微波扩频无线电方式与中心相连接。微波扩频无线电通信系统则具有建设周期短、费用低、传输速率方便可调等不可替代的优点，因此，微波扩频无线电通信传输方式无疑是最经济、最合理、最有效的选择。
● 频点的选择
微波波段可用作通信的频段很宽，但真正可用于城市中数据传输的频段又非常窄，通常用于广播电视信号传输的传统的大微波设备，全向天线
工作站3
工作站4
摄像头3摄像头4
摄像头2摄像头1视频采集仪交换机反极性天线
无线网桥
硬盘录像机工作站2工作站3
工作站1
工作站4摄像头3摄像头4
摄像头2摄像头1视频采集仪交换机反极性天线无线网桥
硬盘录像机工作站2工作站3
工作站1
工作站4
摄像头3摄像头4
摄像头2摄像头1视频采集仪交换机反极性天线无线网桥硬盘录像机服务器
交换机无线网桥
管理中心
收费站收费站收费站
10/100M HUB
10/100M HUB
10/100M HUB
10/100M 交换机
工作站1工作站2
因为发射功率太高（几十瓦以上），在城市里基本被禁止使用；小微波设备中，工作频段在400MHz的产品，带宽极窄，最大传输速率只能达到64Kbps，通常只用在车辆调度、个人移动通信等对速率要求不高的场合；而工作在900MHz的产品，大多采用蜂窝技术，在中国此频段已基本被划作无线话音通信使用，很难申请到频点用于数据通信；而工作在2.4~2.48GHz频段的扩频微波产品，因为采用了码分多址（CDMA）技术，具有抗干扰能力强、隐蔽性好、保密性强的特点，能够满足城市中数据传输的要求，另外因其发射功率小，无需专门向无线电管理部门申请使用频点，所以成为城市中数据传输的主要手段。
●采用的技术
1、扩频技术（Spread Spectrum Technology）概述
“扩频”这个名词是从发射信号的频谱形状得来的。在传统的无线通信系统（如AM、FM）中，有效信号和噪音信号都集中在中心频率附近，为了克服噪声的干扰，只能尽可能增大中心频率附近的发射功率，但是在城市中进行数据通信，不允许使用非常大的发射功率，因而必须考虑其他的解决方法，扩频技术就是其中最有效的一种解决方法。
扩频技术在设计思想上完全不同于以往的设计思路，它采用了在给定频带宽度范围内，尽量减小平均输出功率的办法，也就是把发信机输出信号的频谱以中心频率为中心尽量“展宽”，这时噪音信号的频谱还集中在中心频率附近，在收信机一端使用相应的装置把展宽的有效信号重新压缩到中心频率附近，而噪音信号则反而被“展宽”，不再集中在中心频率附近，这样就可以非常有效地消除噪音及其它干
扰信号的影响，在不增加发射功率的前提下，达到较高的传输质量。
最初的扩频技术（SST）是美国军队为了克服敌人电台的干扰而开发的。到目前，扩频技术已广泛用于军事和民用领域。
2、扩频的方式
实际上，无论什么样的扩频系统，都可以看作是两个调制过程，第一步，使用传统的调制方式调制有效信息信号；第二步，使用扩频编码调制载波，使其扩展到一个非常大的带宽内，实现频谱展宽。产生扩频编码的方式很多，常用的有以下两种：
※直序扩频技术
※跳频扩频技术
直序扩频技术的原理是使用快速变化的二进制比特流调制射频载波信号，这种二进制比特流看上去是随机的，实际上是按照特定的算法由数字电路产生的，称为“伪随机码”（Pseudo-noise），在“伪随机码”的调制下，载波的相位在0度和180度之间跳跃变化，被调制后的载波又同有效信息进行混合，通过发射机发射。相应的接收机内能够产生相同的“伪随机码”，按照发射的逆过程解调，解出有效信息信号。
跳频扩频技术是通过“伪随机码”的调制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变，这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的“伪随机码”，就可以达到同步，排除了噪音和其它干扰信号。
3、扩频技术的信道使用
扩频信号是用扩展随机序列------“伪随机码”调制射频信号或不断“跳跃”载波信号的频率而得到，这样，不同于传统通信系统，扩频系统可以极大限度地共享相同的频道资源。每套系统都具有与众不同的扩展序列来减少来自其它设备的干扰，只有具有与发射者相同扩展序列的接收者才可以重组或压缩扩频传输信号来获得其中加载的有效信息。即使是多套扩频设备使用同一个频道在同一地区进行信号传输，只要采用不同的扩频序列，就不会相互干扰。扩频系统这一频道复用的优势，使其成为在大城市频谱资源十分拥挤的环境下最理想的选择。
●设计原则
在工程的设计中，我们依据以下原则：
※在符合国家电信管理有关规定前提条件下，认真考虑用户需求，采纳用户意见；
※在保证系统先进性、可扩展性的前提条件下，注意降低工程开支，力求做到“少化钱、多办事”；
※在保证系统正常工作，信号传输质量合乎要求的前提条件下，尽量降低发射功率，做到既不干扰别人，也不被别人干扰。
（三）自动监控系统
自动监控系统由红外线感应计数机制和CCTV闭路电视检查系统构成。
红外线感应机制设置于每个收费通道中，当车辆进入收费站的通道时，红外线感应机制自动启动CCTV闭路电视监察系统工作，同时发出信号给PC使得计数器进行累加。管理监控中心可根据网络传回来的收费数据统计信息和计数器统计信息依靠计算机程序进行自动校对并判断是否有舞弊行为，如程序报告有舞弊行为，管理人员可再调出CCTV闭路电视监察系统录下的图象信息进行审查取证。
CCTV闭路电视监察系统可由摄像机、录象机等组成。摄像机设置于收费通道及收费亭。采用图像数据混合器，收费数据和日期时间叠加显示在放行车辆图像上，并录像存档，这样既可作实时监察或有选择地审查可疑的操作人员，实现对收费作业图像信息化的监督管理，能提供违章作弊的凭证。
当车辆进入收费亭前的检测区域时，感应线圈触发图象采集卡工作，对于特殊车辆如闯关、车型不符、紧急车、免费车等，可以保存当前车辆图片信息供管理人员核查。管理监控中心可以通过内部网络系统抽查监控各个收费车道的收费情况。
对于冲卡的车辆，可设置摄像机追踪冲卡车辆，亦可配备图像打印机，必要时拍下车牌号、车费金额和放行信号灯的照片。
三、产品设备选型
（一）服务器及工作站选型
1、HP NetServer E800 服务器
产品简介
简单易用的服务器，您的企业尽可信赖
---- HP Netsever E 800易于设置、易于备份、易
于进行故障排除及易于护展。所有这些特点使得
HP NetServer E 800当之无愧地成为其内部几乎
没有设置IT支持的企业的最佳解决方案。
---- 从认购到安装再到配置，惠普第一步都提供了细致周到的服务，使您轻轻松松就可拥有一台服务器。HP NetServer E 800此外还包含一个安装及配置向导，使安装顺畅、快捷，可以立即提高工作组的效率。
---- 为保证企业关键信息的安全，惠普提供了品种齐全的各类产品，使您能够经济、高效地对数据进行保护。HP NetServer E 800具有可选的单键灾难恢复功能。
---- HP NetServer E 800可以进行自我监视、自我修复。它配置检错与纠错（ECC）内存，并具有服务器自动重启（ASR）功能。如果需要维护，HP TopTool for Servers自动报警功能将通过屏幕信息向您发出通知，并提供解决问题的解决方案。HP TopTools for Servers远程控制台使授权支持服务提供商可以远程监视服务器、排除服务器的故障。
---- HP NetServer E 800具有充足的扩展空间，可以根据您的网络需求进行更改和扩展－从增加内存和存储器，到增加新用户和应用。内置
的HP TopTools for Servers自动报警功能可对服务器进行连续监视，如果需要增加存储容量，TopTools会及时自动向您发出通知。
---- HP NetServer E 800对于中小型工作组来说，绝对物超所值。有了HP NetServer E 800，您可以全力以赴开拓业务，而不必疲于应付信息系统。
●易于设置――HPNavigator可指导用户进行设置和安装，使您的服
务器迅速运转起来
●易于备份――部分机型全面集成备份解决方案，包括HP SureStore
DAT 24i磁带机及集成的、直观、易用的备份软件，可轻松实现惠普单键灾难恢复技术
●易于排除故障――HP TopTools for Servers具有直观、基于Web的
界面，便于HP NetServer的管理
●易于扩展――可扩展到高达两个Intel?Pentium?lll 733MHz、
800MHz或866MHz处理器，2GB ECC SDRAM内存，满足企业不断增长的要求，实现计算投资回报的最大化
---- 对于其内部几乎没有IT支持的中小型企业来说，HP NetServer E 800是当然之选
2、联想商博士600 商用电脑
产品特色
●实用的因特网商务应用服务（application
Service）
1、提供因特网免费接入
自出厂之日起7个月免费不限时因特网
接入帐号（电话费除外）
2、帮助企业上网
一年免费的二级域名注册、企业网站制作与发布服务
3、提供企业办公服务
企业邮件服务、50M免费邮箱
4、提供网上商务社区服务
帮助企业加强与本行业、本地区企业的交流，获取商机
●高效的业务管理（business Management）
1、客户信息管理：
联想商博士6000通过"亿傲网" 使企业与外部客户、供应商之间建立牢固的关系，为企业提供客户信息的管理。
2、内部信息沟通：
联想商博士6000提供了以通信录和Web服务为中心，实现电话、传真、E-mail各种通讯方式，帮助企业内部员工之间能够协作办公。
3、智能信息查询：
联想商博士6000的信息中心特有的树型结构管理和强大的检索工具，使用户可以方便地在一个界面中管理所有本机和网上下载的文档和商务信息，简化了归档整理工作，极大地提高了商务信息的利用效率。
●易于使用的因特网商务电脑（Easy to use）
1、操作容易：
商博士浏览器是联想专门为商博士6000开发的集成操作界面，它扩展了"浏览器"的概念，集成了因特网信息浏览器、本机商务办公功能和网上应用服务。在同一个界面下既可实现本机操作，也可直接连通因特网。
2、上网容易：
智能判断是否需要上网，如果需要自动拨号。同时联想商博士6000内置因特网帐号，免除了申请、注册的麻烦。
3、安装容易：
联想商博士6000内置了立体声音箱，既免除了用户联接音频线的烦琐，又节约了用户的桌面空间，移动和安放整套电脑时也会更加轻松。
（二）交换机和集线器选型
1. 英特尔? Express 410T 独立式交换机
灵活的10/100交换机, 轻松提高桌面性能
主要特性
■通过专用的10/100Mbps连接提高桌面性能
■利用服务类别和VLAN(460T)提高网络性能
■自动配置，易于设置
英特尔?Express 410T独立式交换机使您
能够轻而易举地将工作组从共享网络移植到交换网络,并提供所需的快速以太网性能。英特尔?Express 410T独立式交换机备有16端口10/100自适应端口可自动匹配所有连接设备的速度、双工和数据流控制，因此,无论用户以10Mbps还是100Mbps运行,均可拥有专用的交换性能。
英特尔?Express 410T 独立式交换机是一款易于使用的交换机,可轻松将用户移植至快速以太网桌面交换，或使您能够使用混合带宽应用程序。
2. 英特尔? Express 101T 独立式集线器
英特尔? Express 101T 独立式集线器，通过10/100Mbps自适应端口，可任意连接10Mbps和100Mbps 工作站。它具有以下优点：
●易于阅读的集线器状态――利用易于阅读的前板指示灯监控网络
交通、冲突、使用和端口状态。
●灵活的10/100Mbps自适应――所有8个端口都能自动提供由所有
连接设备支持的最高带宽。
●快速、省力的启动――英特尔?Express 130T 独立式集线器是自
配置的。它可以在几分钟之内安装完毕。
（三）扩频无线通信设备选型
微波设备的选型遵循以下依据：
※选用的设备频谱隔离度高，抗干扰能力强；
※选用的设备符合国际标准，联网操作能力强；
※选用的设备具有较强的扩容能力，可以满足用户较长时期内的需求；
※选用的设备操作简单，便于安装、维护；
※选用的设备价格合理。
目前国际上生产扩频微波设备的公司有Cylink、 Solectek、Multipoint、Cisco等，在综合分析这些厂家的产品性能后，我们选择了美国Cisco公司的Aironet系列无线产品。
Aironet系列产品有采用专利的第二代多通道直序列和跳频扩频通信（Spread Spectrum Communication）技术，它是一种先进的信息传输方式。它将有用的信息数据用伪随机码序列进行调制，实现频谱扩展后再进行传输。频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与传送的信息数据无关。这如同将传输信号“雾化”
后分散在单位频带上的信号功率很小，其信号幅度往往低于噪声幅度。它具备不会被其它无线信号干扰，也不会干扰其它无线信号。其突出优点如下：
(1)抗干扰能力强。
(2)保密性高。
(3)误码率极低。
(4)可实现码分多址复用。
(5)功谱密度低，发射功率小。
(6)无需申请专用频段许可证。
(7)可提供高可靠性的数据、话音及图象通信功能。
(8)性能价格比极佳。
1．Aironet扩频无线网的优越性
(1)网络建网迅速，组网方案简洁方便，只需安装基站和天线。
(2)通信灵活，传输距离远，便于移动，特别适合于不宜架线铺缆的地理环境。
(3)通信速度快，保密性好，可靠性高，抗灾能力强，故障易于查找。
(4)无需租用昂贵的电话线和其它数据通信线路，亦无需申请专用频道许可证。
(5)建网投资少，维护简单，网络运行成本低。
2．Aironet扩频无线网的结构类型
(1)星形结构：以点对多点组网，建立网络中心，组网简单。
(2)微蜂窝结构：以多点对多点组网，建立具有覆盖面的网
络结构，通信范围广，组网建点灵活，数据传送的路由自动选择最佳途径，在覆盖区域内可自由移动，数据传送并不间断、延迟或丢失。
3．Aironet扩频无线网协议及使用平台
(1)网络协议：IEEE802.3（以太网协议）
IEEE802.5（令牌网协议）
TCP/IP协议
(2)有线LAN联接：10Base 2 (BNC), 10 Base 5 (AUI), 10Base T
(RJ45)
(3)每个LAN有线接入点：无限制
(4)每个LAN无线接入点：无限制
(5)每个接入点用户数：2043
(6)使用平台：MS-DOS；Microsolf workgroups；Microsolf
Windows 3.X；OS/2；Microsolf Windows NT；Microsolf Windows 95；OS/2 Warp；SCO Unix等等。
4．Aironet扩频无线网规格：
无线方法：直接序列扩频电台
使用频率范围：2.4-2.4835 GHz
5．Aironet扩频无线网性能指标
性能：
每个通道的数据速率： 354Kbps/2Mbps((FCC,加拿大，日本)
通道数： 5个,其中3个非交叠（FCC,ETSI,加拿大）无线LAN容量*： 6Mbps(3通道/2Mbps)(FCC,ETSI,加拿大) CPU： 25MHz摩托罗拉68360
距离：
传输距离：由天线增益及传输速率定
射频输出功率： 100Mv(FCC)
天线连接： 13.5dBi八木，23dB栅格天线及其它天线
反极性TNC（RP-TNC）
网络支持：
有线LAN协议： IEEE802.3-CSMA/CD和以太网蓝皮书
有线LAN联接： 10Base2(BNC),10Base5(AUI)
10BaseT(双绞线/RJ-45)
有线LAN容量： 10Mbps
有线LAN过滤：按网络地址、协议或包内容进行智能包过滤
无线LAN协议：基于CSMA/CA的专利微蜂窝结构（TMA）无线LAN漫游：通过专利微蜂窝结构（TMA）支持
每个LAN有线接入点：无限制
每个LAN无线接入点：无限制
每个接入点用户数： 2048
配置和管理
本地配置：通过控制口（串口RS-232，DB-9母）
远程配置：通过Telnet,FTP或SNMP的任何有线或无线LAN
自动配置： BOOTP
SNMP遵循： MIB I，MIB II
数据集成：直接序列扩展
安全性：需系统ID支持，可供超过1600万
配置安全性：口令保护
只读闪存：为配置表和硬件提供256KB
系统内存：标准为1MB
液晶显示器：系统状态，以太网及无线LAN运行情况
（四）监控设备
1．产品选择应遵循的原则是：
●产品获得公安部安防产品检测中心合格认证；
●产品质量稳定，最好是通过了ISO9001质量体系国际认证。
2．摄像机配置
全部采用彩色可变焦摄像机，产品型号为日本图雅丽公司产的TC-403产品。镜头应与所选的摄像机相匹配。这里选用镜头的配置如下表：8MM自动光圈镜头CT0814VA/C。
3．录像机的配置
采用广州保千里公司产的8路硬盘录像机，型号为CLT-8000R，支持远程网络传输。自动加日期时间，可加中文字幕。
四、公路收费站计费管理软件
五、工程实际应用设备报价
项次产品类别产品型号规格
单
位
数
量
单价(元) 金额(元)
1 交换机Intel 410T 台 1 6960.00 6960.00
2 集线器Intel 101T 台
3 2160.00 6480.00
3 服务器
HP NetServer E800
PIII800/128M/9G SCSI/15寸/48×
CD/100M网卡
台 1 21120.00 21120.00
4 工作站
联想商博士6220
C700/64M/10G/15”/48×CD/100M
网卡/内置AGP显卡、64位声卡、
54Kmodem、多媒体音箱
台14 6866.00 96124.00
5 无线网桥Cisco Air-BR340 台 4 10260.00 41040.00
6 定向天线Cisco Air-ANT3338 套 3 8660.00 25980.00
7 全向天线Cisco Air-ANT4121 套 1 5630.00 5630.00
8 彩色摄像机日本图雅丽TC-403 台12 1920.00 23040.00
9 镜头自动光圈镜头CT0814V A/C 个12 552.00 6624.00
10 室外护罩日本图雅丽TYN-8080 套12 600.00 7200.00
11 支架日本图雅丽TYN-5004 套12 70.00 840.00
12 硬盘录像机8路硬盘录像机CLT-8000R 台 3 46800.00 140400.00
13 UPS 山特TG500/500W 台17 400.00 6800.00
14 UPS 山特C1KV AS/2小时台 1 6300.00 6300.00
15 综合布线IBDN 点20 420.00 8400.00
16 软件开发公路收费站计费管理系统套 1 30000.00 30000.00
17 安装调试费项 1 20000.00 20000.00
18 合计452938.00