車載自組網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用情況

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　　1引言

　　作為智能交通系統(tǒng)重要基礎(chǔ)之一的車輛網(wǎng)絡(luò)概念就是在這種需求背景下提出的。車載自組網(wǎng)是專門為車輛問通信而設(shè)計(jì)的自組織網(wǎng)絡(luò)，它創(chuàng)造性地將自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于車輛間通信，使司機(jī)能夠在超視距的范圍內(nèi)獲得其他車輛的狀況信息(如車速、方向、位置、剎車板壓力等)和實(shí)時(shí)路況信息。車載自組網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是建立一個(gè)車輛間通信的平臺，不僅提高交通效率，還為司機(jī)的通行帶來可靠安全和多重便利，使旅行者更加舒適。在2003年I1ru—T的汽車通信標(biāo)準(zhǔn)化會議上，各國專家提出的車用自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET，vehicle ad-hocnetworks)技術(shù)有望在2010年將交通事故帶來的損失降低50%。

　　2 車載自組網(wǎng)簡介

　　自組網(wǎng)是一種無線分布式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)的是多跳、自組織、無中心的概念。因此可以把車載自組網(wǎng)(VANET，vehicle ad hoc networks)定義為一種快速移動戶外通信網(wǎng)絡(luò)(fast moving outdoor commu—nication network)，也有人把車載自組網(wǎng)稱為自組織交通信息系統(tǒng)(SOTIS，self-organizing traffic informationsystem)。車載自組網(wǎng)的基本思想是在一定通信范圍內(nèi)的車輛可以相互交換各自的車速、位置等信息和車載傳感器感知的數(shù)據(jù)，并自動的連接建立起一個(gè)移動的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)的單跳通信范圍只有幾百米到一千米，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)(車輛)不僅是一個(gè)收發(fā)器，同時(shí)還是一個(gè)路由器，因此采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠(yuǎn)的車輛。

　　2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)車載自組網(wǎng)分為兩部分：車與車(V2V，vehicle to vhicle)和車與設(shè)施(V2I，vehicle toinfrastructure)。圖1顯示了車載自組網(wǎng)在真實(shí)環(huán)境中應(yīng)用的一個(gè)模型示意：

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　　可以看到，衛(wèi)星通信系統(tǒng)分別為車載自組網(wǎng)提供全球定位服務(wù)(GPS，global positioning system)和數(shù)字多媒體服務(wù)(DMB，digital multimedia broad—casting)。車與車通信使車輛之間能夠通過多跳的方式進(jìn)行自動互聯(lián)，這好比車與車之間能夠像人一樣互相交談，起到提高車輛運(yùn)行的安全和疏導(dǎo)交通流量等作用。車載自組網(wǎng)除了可以單獨(dú)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)局部的通信外，還可以通過路燈、加油站等作為接入點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)(gateway)，連接到其他的固定或移動通信網(wǎng)絡(luò)上，提供更為豐富的娛樂、車內(nèi)辦公等服務(wù)。在本文中，針對車載自組網(wǎng)的特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)，主要討論車與車之間通信的自組網(wǎng)方式。

　　2.2 主要特點(diǎn)

　　車載自組網(wǎng)是極其特殊的移動自組織網(wǎng)絡(luò)，它同樣存在一般無線自組網(wǎng)所固有的問題，如隱藏點(diǎn)問題、暴露點(diǎn)問題、信道捕獲問題等，不過也帶有自身獨(dú)特的特性。車載自組網(wǎng)的主要特點(diǎn)包括：

　?、?由于節(jié)點(diǎn)高速移動性(速度大致在5-42m/s之間)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化快，路徑壽命短，例如平均速度為lOOkm/h的道路上，如果節(jié)點(diǎn)的覆蓋半徑為250m，則鏈路存在15s的概率僅為57%。

　?、?無線信道質(zhì)量不穩(wěn)定，受多種因素影響，其中包括路邊建筑、道路情況、車輛類型和車輛相對速度等。

　?、?節(jié)點(diǎn)通過發(fā)動機(jī)可以提供源源不斷的電力支持，車輛的承載空間也可以確保天線的尺寸和其他額外的通信設(shè)備，同時(shí)還具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲能力等。

　?、?節(jié)點(diǎn)移動具有一定的規(guī)律性，只能沿著車道單/雙向移動，具有一維性。

　?、?道路的靜態(tài)形狀使得車輛移動是受限制的，車輛軌道一般可預(yù)測。

　?、?GPS能夠?yàn)楣?jié)點(diǎn)提供精確定位和精準(zhǔn)時(shí)鐘信息，利于獲取自身位置信息和進(jìn)行時(shí)鐘同步。

　?、?GPS和電子地圖相結(jié)合，利用路徑規(guī)劃功能，將使車載自組網(wǎng)路由策略的實(shí)現(xiàn)變得更為簡單。