車載物聯網技術探討

　　本文認為在不久的將來車載通信將建立于一種混合式的架構，如圖1所示。在這種混合架構中，長距離通信技術，如蜂窩網絡和WiMAX，能夠為人們提供即時的互聯網接入；而短距離通信技術，如DSRC、Wi-Fi(即802.11a/b/g)，則能夠為安全系統提供實時響應的保障以及為基于位置的信息服務提供有效支持。

　　本文認為車載自組織網絡(VANET)將在未來智能交通系統中發揮重要作用。車載自組織網絡依靠短距離通信技術實現車與車以及車與路邊基站之間的通信。與傳統的基礎設施網絡相比，車載自組織網絡有兩個主要優勢：首先，車載自組織網絡具有成本低、容易部署和操作的優勢。消費者無需訂閱即可享受服務。其次，從技術角度來看，智能交通系統中傳播的很多信息有很強的位置相關性，車載自組織網絡能夠很方便地為臨近車輛建立實時或者非實時的短距離通信。

　　3 車載物聯網面臨的挑戰

　　車載網絡所獨有的特性給人們提來了前所未有的挑戰，然而，與此同時，這些特性也使人們能夠從與以往不同的角度去思考和解決問題。

　　車載網絡分3層：鏈路層、網絡層和應用層。各網絡協議層面臨不同的挑戰。

　　3.1 鏈路層面臨的挑戰

　　在鏈路層，面臨的主要挑戰是如何使鏈路層協議適應獨特的車輛運行環境，使鏈路層獲得最佳性能。鏈路層協議包括3個主要設計目標：響應能力、可靠性和可擴展性。首先，鏈路層協議需要能夠對信道條件和車輛的移動性快速響應，同時協議的可靠性和可擴展性對與安全相關的應用也起著重要的作用。一些傳統的鏈路層協議的設計方法，如無線接入點(AP)握手、媒體訪問控制(MAC)層超時管理、地址解析協議(ARP)超時等，在高速移動的車載環境中已顯示出低下的性能。這些傳統的設計方法通常會導致增加的啟動延時、未充分利用的帶寬，以及帶寬的不公平分配。

　　實際上，可擴展性和可靠性在一定程度上互相影響，互相作用。可靠廣播技術也是重要的研究問題之一。目前的可靠廣播技術一般包括重復廣播、合作式傳遞、發射功率自適應等。可靠性和可擴展性仍然值得進一步深入研究，特別是針對車輛安全系統的應用，因為最終用戶對車輛安全系統要求很高。

　　3.2 網絡層面臨的挑戰

　　在網絡層，面臨的主要挑戰是建立一個新的路由模式，以促進車載網絡的信息傳播。在過去10年中，無線自組織網絡方面得到廣泛研究。特別是，研究人員為車載網絡提出了許多具有環境自適應能力的路由協議，如MDDV和VADD。這些協議利用車輛的移動性，通過GPS定位技術、數字地圖技術，在車載網絡環境中提高數據包的轉發性能。從本質上講，這些協議都是針對以數據包為基本單位而設計。數據包在從源到目的地的整個轉發過程中都保持不變。然而，這種基于分組轉發的模式已不能適應以信息為中心的應用需求。首先，對于某些應用轉發路由沒有明確的數據源和目的地。信息由某些節點共同產生，然后傳遞給另一些節點。其次，信息在傳遞的過程中會被修改。如在交通阻塞的檢測中，每部車都能產生交通擁塞報告，而這個報告可以和其他臨近的車輛產生的報告相融合。所有向擁塞地點行駛的車輛是這些報告的接收者。在這類應用中，人們事先并不知道什么時間、什么地點、哪些車輛會產生報告，人們也不知道誰會成為接收者。有一些基于分組轉發的路由協議，例如多播技術和基于位置的廣播技術，能夠部分解決這類應用的需求。然而，從本質上講，人們需要一個新的路由模式，能夠為以信息為中心的數據傳輸提供支持，這個模式將能夠有助于信息的產生，融合，傳播和刪除。

　　3.3 應用層面臨的挑戰

　　在應用層，人們所面臨的主要挑戰是如何效地表示、發現、存儲和更新整個網絡的信息。

　　命名和尋址是車載網絡的核心問題。如何有效地將真實世界的信息建立索引，以方便信息存儲和傳播，是一個有待研究的問題。本文認為尋址將采用混合型、多層次的方案，真實世界的環境信息將起重要作用。命名和尋址政策對系統中的其他協議，如路由和信息發現有重大影響。由于車輛的高移動性，另一個挑戰是如何動態地將車輛的標簽(ID)映射到基于位置的地址，如在基于位置的廣播中，人們需要知道在某一區域內的所有車輛列表。這個問題對于整個混合網絡體系都有非常重要的影響。本文認為可以在車輛以及路邊基站上實現類似地址解析協議/反向地址解析協議(ARP/RARP)來幫助解決這個問題。