高速公路收费系统通信服务器的设计与实现

何静环

（辽宁艾特斯智能交通技术有限公司辽宁沈阳110166）

高速公路收费系统通信服务器的设计与实现

何静环

（辽宁艾特斯智能交通技术有限公司辽宁沈阳110166）

通信服务器是高速公路收费系统数据传输的枢纽，其性能好坏对收费系统的运行具有重要影响。为此，应该结合实际工作需要对通信服务器进行科学设计，严格按照要求进行操作。并在日常工作中做好通信服务器维护工作，确保服务器综合性能良好，提高整个高速公路收费系统工作效率。

高速公路；收费系统；通信服务器

高速公路承载着重要的交通运输任务，是我国重要的交通枢纽工程。随着国家对交通基础设施建设力度的不断加大，高速公路迅猛发展，规模不断扩大，里程不断增加，如今已经形成基本的高速公路网络构架。收费系统是高速公路的重要组成部分，承担着高速公路的信息通讯、数据传输、收费管理等多种重要任务。随着高速公路车流量的大幅度增加，收费系统的工作载荷日益加大，操作越来越频繁，加上其所处的外部环境因素的影响，很容易发生故障，影响高速公路的正常运行。

1 系统设计

通信服务器是高速公路收费系统通信的桥梁，通过它可以实现各级系统之间的数据通信和信息交换。其功能主要有实时接收和发送监控报文；根据数据的优先级，接收和发送其它各种类型的报文；支持文件传输；通信链路的维护和侦测.当链路中断并恢复后，支持自动重连；具有简单网管功能，可以维护各个通信节点。通信服务器为各个客户端提供TCP/IP的接口，由于报文不是按照FIFO（先进先出）的原则进行传送，因此通信服务器使用一个应用层的通信协议，来调度和分配优先级不同的报文按照协议的定义，报文被分为目的地址、源地址、优先级、数据、校验等五个部分。该通信服务器包括不同模块，具有自身显著特点，满足实际工作需要，其主要特征体现在以下几个方面。多客户端实时和并发通信服务器与30个客户端建立连接，能有效处理各节点数据延迟问题。服务器建立30个逻辑通信链路与请求通信客户端相连，解决客户端并发通信问题。每个逻辑通信链路使用512个字节的缓冲区，促进客户端实时和并发通信。全双工通信服务器使用发送和接收线程，分别对报文发送和接收进行处理，并且二者相互协同工作。采用同步事件实现数据同步，避免读取数据缓冲区时出现冲突，实现全双工通信。差错控制采用连续自动重复请求方式客户端一次发送多个数据报文，通信服务器接收和解析后作出应答，确认报文传输，实现连续自动重复请求方式，提高信道利用率和传输效率。确认应答机制设计可靠的确认应答机制。客户端发送数据报文后等待服务器应答。规定时间内没有应答则重新发送，重发超过规定次数后，丢弃该报文数据，并启动通信链路检测线程，对通信链路状态进行检测。

2 高速公路收费系统通信服务器的实现

2.1 开发手段

通信服务器的开发手段是多种多样的，Windows2007平台上有大量系统服务类型，可以用作分布式计算手段。除Winsock服务之外，命名管道、远程过程调用、分布式组件对象模型、消息队列等分布式软件开发手段都满足要求，其中远程过程调用、分布式组件对象模型等都是为专门系统功能而设定的，但它们也存在一定的局限性，应该根据具体需要合理选用。例如，由于通信服务器在日常运行中以数据传输为主，使用远程过程调用、分布式组件对象模型往往会增加系统开销。消息队列尽管适用传输数据中转中心的开发，但它会占用过多的中间层系统调用，降低系统运行效率，对整个系统日常工作和作用的有效发挥带来负面影响。因此，综合考虑各种开发手段的优点和缺点，在实际工作中最佳的选择是直接对Winsock接口进行开发。尽管采用这种开发手段工作量大，任务繁重，编程复杂，但开发出来的通信服务器性能良好，能更好满足实际工作需要，促进收费系统运行效率提高。

2.2 软件结构

高速公路收费系统采用客户/服务器的模式，通信服务器是服务器端，与它相连的其他应用系统是客户端，包括客户1、客户2、客户3……客户n，从而构建一种客户/服务器模型。在日常运行中，它以服务器为中心实现数据共享，并对整个模型进行集中控制。客户端与通信服务器之间建立一条连接，就能与所有的其他客户端通信。客户/服务器模型包含运行在服务器端和客户端的两个程序，并且客户端与服务器端建立可靠的、面向连接的服务。服务器首先启动并建立套接口，绑定它和本机的网络地址，使套接口做好侦听准备，等待接收数据。客户端建立套接口后能与服务器建立连接，这样服务器和客户端通过套接口就可以发送和接收数据。

2.3 系统模块

通信服务器包括以下几个不同模块，每个模块发挥各自作用，促进整个系统有效运行和工作。通信模块根据报文优先级，安全、可靠的接收和发送报文，支持报文静态路由，满足系统获得报文需要，为数据分析和管理提供便利。链路控制模块对网络连接进行监测和控制，确保连接正常，满足实际需要。当监测到连接不正常时，通知主线程设置网络不正常标识，并定期检查网络通信是否正常。当连接恢复到正常状态时，链路控制模块通知主线程进行数据传输。报文处理模块专门负责对报文进行处理，为获取相关的信息资料提供依据。主要内容包括提取报文所需原始数据，根据报文定义格式，对报文进行封装和拆封，以保存和使用报文信息，满足实际工作需要。用户管理模块负责完成与通信服务器连接的客户端管理工作。主要工作内容包括：授权客户端连接通信、维护客户端的名称-地址表格、显示和管理通信节点的通信状态。

3 结束语

通信服务器开发出来之后经验收合格，并将其应用到具体工作当中。在沈大高速公路收费系统升级改造中，应用该通信服务器。运用过程中，工作人员严格按照要求开展各项操作，经过系统联合调试和实际应用的考验。结果表明，通信服务器满足高速公路收费系统运行需要，运行状况良好，满足实时性和多用户并发通信的要求。不仅确保收费系统正常运行，还能显著提高收费系统工作效率，对加强沈大高速公路收费管理也具有积极作用，值得在类似收费系统日常运行中推广。

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