一.天津高速公路联网收费系统项目背景
　　
　　 作为中国北方最大的港口城市，天津现有６条高速公路纵横境内，总长３０５公里，高速公路路网密度达到２.５６公里／百平方公里，在中国居第一位。天津居环渤海经济圈枢纽地位，辐射中国“三北”地区１０余个省、市、区，陆上交通极为重要。近几年，天津每年投入高速公路建设资金达６０多亿元，引进了国外先进技术２０多项，所修成的６条高速公路和沿路１６０多座各类桥涵全部达到优良水平。

　　根据交通部2005年内东部地区实现省(市)内高速公路联网收费的目标，天津市高速公路联网收费计划分三期实施。第一期联网收费路段全长超过180公里，共涉及收费站19座。实施联网收费，车辆从河北唐山地区至青县需经过唐津高速公路天津北段、疏港公路、外环线及京沪代用线，中途无需停车，只需交费一次，充分体现高速公路高效快捷的优势。联网收费车型划分采用交通部统一制定的五类车型划分标准，采用非接触式IC卡作为通行卡，人工判别车型，半自动微机收费管理系统。整个天津市高速公路网分为二级管理：高速公路信息管理总中心→各路段分中心→车道。

　　天津市高速公路联网收费的建设，要求在高速公路收费方面可以实现市内的联网收费：通过拆帐系统实现路段公司之间的拆帐，从而减少司机停车交费的次数；减少路公司的运营成本；在高速公路监控方面,可以实现路网的交通控制，提高高速公路网的通行能力和服务水平；高速公路通信网的建设，为高速公路的信息传输提供高效、可靠的通信平台，为实现现代化的管理奠定基础。

　　本系统是运用现代交通控制、信息管理理论，综合先进的计算机网络、信息传输、图像处理等技术，建立高度智能化的综合管理系统，对高速公路的交通监控、收费、通信等信息进行采集、处理，并且能够在一定范围进行控制和发布指令，同时具备与系统外部相关部门互通信息的功能，提高高速公路的现代化管理水平。

（一）. 对中间件的系统需求
　　联网收费数据传输系统对中间件有如下需求：
·数据的可靠传输：采集系统中传送的数据是整个系统的数据基础。数据在传输时需要保证可靠传输，不能丢失。
·保证系统的处理效率：采集系统的收费车道较多，并发处理较大，中间件应能够很好管理系统，保证系统处理效率；另一方面，系统也要保证网络传输的效率。
·高可用性：采集系统需要7×24的连续不断的运行，系统需要保证高可用性。
·动态扩展能力：采集系统的扩展有两方面，一方面是节点的扩展，包括服务处理节点的增加和采集点的增加；另一方面采集系统的处理范围的扩展。
·数据压缩：为了提高传输速度，中间件应能够提供自动压缩功能。
·跨平台
·网络适应能力。在采集系统中，网络类型可能有多种，如：DDN、ISDN、GPRS等。

二.天津高速公路联网收费系统解决方案

（一）. TongLINK/Q的部署

1.拓扑结构

作为消息传输中间件，东方通TongLINK/Q负责车道、分中心和总中心之间数据传递，组建了一个深度为三的树型网路。总中心的服务器为树型网路的根节点（TongLINK/Q的一级中心），分中心的服务器为树型网路的次根节点（TongLINK/Q的二级中心），各个车道为树型网路的叶节点（TongLINK/Q的前端）。他们之间的数据传输是通过消息中间件TongLINK/Q来实现。在TongLINK/Q相邻节点发送过程（以车道到分中心为例）如下图：



·车道发送应用程序调用消息中间件TongLINK/Q的接口函数，将要发送的数据或文件信息提交给TongLINK/Q的本地的发送队列。
·车道TongLINK/Q核心进程从发送队列中取出消息，若是需要可靠传输的消息则先在可靠队列中进行缓存。
·经由TongLINK/Q之间建立的数据通道，将该消息传送到分中心的TongLINK/Q核心；
·分中心的TongLINK/Q核心收到消息，若是需要可靠传输的消息则先在可靠队列中进行缓存，并将消息写入接收队列中。
·分中心的接收应用进程通过调用TongLINK/Q的接口函数，从接收队列中取出消息，并交给相应的业务处理应用进行处理。

　　分中心到车道的数据的下发与上述过程相反。
　　车道到分中心的网络如果出现问题，未发送数据及后续上传数据会在发送方磁盘中堆积，网络故障排除后，积累数据可自动上传，保证数据的完整性。

2.TongLINK/Q的集群部署



　　TongLINK/Q集群提供消息的接收和处理分布到若干个TongLINK/Q节点上的机制，以提高处理能力，而对外只提供一个入口：集群名 + 集群队列名。

　　集群的接收队列可分布在集群多个TongLINK/Q节点上。

　　集群的多个节点在一个群组内共同工作，与单独工作的节点相比，集群能够提供更高的可用性和可扩充性。集群中的每个节点都拥有自己的资源（处理器、I/O、内存、操作系统、存储器）。

（二）. 业务数据类型



（三）. 系统建成后的新功能

1.保障数据的可靠传递

　　利用TongLINK/Q构建的高速公路联网收费项目底层数据传输，能够很好的保证数据传输的可靠性。在TongLINK/Q中，传输数据可以通过可靠的消息队列进行存放和发送，保证数据一次到达，即使出现宕机或网络故障等情况，数据也能在系统和网络恢复后得到可靠传输。

2.高的系统响应效率，实时传递

　　为了提高高速公路联网收费项目底层数据传输系统的处理效率，TongLINK/Q通过缓冲池，将大并发的请求进行缓冲，以降低系统用于进程调度所发费的大量开销。通过控制和数据库的连接数目，保证数据库系统对数据库操作的高效响应。同时，TongLINK/Q提供的应用进程管理，对频繁调用的服务、不频繁调用的服务和定时响应的服务都能够对请求做出快速的响应，它能够根据用户的要求，合理的分配任务，使得主机的运行效率更高，从而加快了主机处理服务使用记录的速度，使得系统的实时性更好。

3.消息优先级管理

　　TongLINK/Q能够提供的多种不同的消息优先级。优先级分为以下三大类：

　　特权优先级：最高的优先权，其他消息不能阻塞其传输。他可强占其他级别消息的传输。
后台消息：此消息优先级别最低，其他任何消息都可以强占后台消息的传输，后台消息只有在消息队列里没有其他优先级的消息需要发送的时候才被发送，并在其他优先级的消息需要发送的时候，退出发送，让其他消息取得优先发送的权利。

　　普通消息的优先级：普通消息里可以划分成几个优先级别（比如：2-3 级）。对于不同优先级别的消息：1）高优先级别的消息优先发送，但是低优先级的消息在长时间没有得到处理的情况下，可以得到发送。2）高优先级消息要比低优先级消息传输效率高（快）。

　　TongLINK/Q能够支持动态调整在队列中消息的优先级，使中心所需的数据及时快捷传送到接收方。

4.提供应用集群

　　TongLINK/Q可以部署在多台服务器上，构建一个基于TongLINK/Q的应用集群。这个应用集群可以实现以下功能：

·负载均衡：TongLINK/Q的服务可以分布在集群中多个节点上，通过应用层的分发机制将负载分担到多个服务器上。
·备份：集群中的服务器可互为备份。如果一个服务器有问题，其它服务器可接替它的工作。
·屏蔽单点故障：TongLINK/Q的集群可以有两个以上的管理器，各个集群管理器互为备份，因而不会出现单点故障。
·提供更高的可用性和可伸缩性。
　　多个接收节点通过Gate的连接和分发机制，对于发送方像一个接收节点一样，对发送方而言，集群上各个接收队列的分布都是透明的。
·提高系统的稳定性和数据中心的处理能力及服务能力。
　　当一个节点发生故障，剩余的节点将承担它的负载，直到故障被排除，重新加入到集群。
·降低成本。
　　用多个处理能力不强的机器组成集群，共同工作，达到高性能机器的处理能力。
·提高可扩充性
　　通过集群负载平衡提高系统的整体性能。通过调整负载平衡的权重，将相关应用和资源从繁忙节点转移到不繁忙节点，或将负载从系统性能相对差的机器转移到性能相对好的机器上，增强集群内部节点的负载均衡。
·应用级集群功能保证整个系统满足7*24小时不间断运行。

5.对节点的管理和监控

　　TongLINK/Q提供的本地管理和远程统一管理功能，使用户能很方便的调节系统参数，让管理员实时监视到下级节点——车道的工作状态。强大的日志功能和多级日志可调，为查找和管理系统提供了可靠保障。

6.多平台支持，实现异构互联

　　TongLINK/Q能够支持多平台，包括UNIX、Linux、Windows系列和嵌入式操作系统。在不同的平台间，TongLINK/Q能够屏蔽多平台的复杂性，实现异构互联。

7.简单易用

　　TongLINK/Q摒弃了国外产品大而全，维护使用复杂的缺点。力求配置使用的合理化、简单化。不管是配置，还是开发，维护都简单明了、容易上手。

三.结束语

　　天津高速公路的建成及其联网收费的信息化建设对中国北方经济至少已形成三大效益：其一，加速了辐射地区的经济运转。天津与北京、沈阳、石家庄、太原、呼和浩特等城市都有了高速公路相通，其间的陆海交通时间至少比原来缩短１／５，内地煤炭、矿产品、农牧产品等产销周期加快，交通因素直接拉动的效益增长０.５至１个百分点。

　　其二，加快了京、津、冀联体互动。高速公路把京、津、冀联为一体，经济上产生了互惠效益。连接三地的京津塘高速公路总长９７公里，行车时间只要１.５小时。这条公路成为北方的“经济硅谷”，沿线分布的１３个开发区、产业园区和保税区，资金、技术密度都接近发达国家水平。

　　其三，带动了天津经济。高速公路每投资１亿元可创造２０００个就业岗位，拉动社会产值３亿元。１０年来，天津经济年均增长１２％，去年天津港年吞吐量超过亿吨，这些都与高速公路密切相关。

　　我们可以预言，随着我国交通信息化进程的加速，以东方通TongLINK/Q为代表的中间件产品将会发挥更大的作用。