車載自組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)綜述

摘要車載自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET：vehicularadhocnetworks)是由車載節(jié)點(diǎn)、路邊通信基本設(shè)施和服務(wù)器構(gòu)成自組織無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)。與老式基本設(shè)施網(wǎng)絡(luò)相比，車載自組織網(wǎng)絡(luò)具備成本低、容易布置和操作優(yōu)勢(shì)。此外從技術(shù)角度來(lái)看，車載自組織網(wǎng)絡(luò)可以以便地為臨近車輛建立實(shí)時(shí)或者非實(shí)時(shí)短距離通信。車載自組網(wǎng)可以通過(guò)車輛信息（如車速、位置和方向等）以及路況信息（如擁塞狀況、交通批示燈信息和道路實(shí)時(shí)狀態(tài)等）交互，提高車輛通行效率及安全性。車載自組網(wǎng)重要應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中安全預(yù)警、協(xié)助駕駛、分布式交通信息發(fā)布、基于通信車輛控制及辦公與娛樂(lè)化等方面。本文重要從車載自組織網(wǎng)絡(luò)背景、構(gòu)造簡(jiǎn)介、重難點(diǎn)和研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ANET進(jìn)行綜述。核心詞：VANET車載通信路由合同目錄TOC\o"3-3"\h\z\t"1級(jí)標(biāo)題,1,二級(jí)標(biāo)題,2,3級(jí)標(biāo)題,3"一、背景及意義 41.1研究背景 41.1.1國(guó)際動(dòng)態(tài) 41.1.2國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài) 41.2研究意義 41.2.1減少事故率 41.2.2提高交通系統(tǒng)效率 41.2.3開(kāi)發(fā)跨領(lǐng)域應(yīng)用 4二、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造與通信方式 52.1車載自組網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造 52.2車載自組網(wǎng)通信方式 5三、路由合同[5] 63.1單播路由合同 73.1.1平面路由合同 73.1.2基于分簇路由合同 73.2廣播路由合同 83.3地理組播路由合同 83.4路由合同小結(jié) 8四、車載自組織網(wǎng)絡(luò)有關(guān)技術(shù)[7] 84.1物理層原則 84.2MAC層[9] 9五、車載自組網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及研究難點(diǎn) 105.1車載自組網(wǎng)特點(diǎn) 105.1.1長(zhǎng)處 105.1.2缺陷 105.2研究難點(diǎn) 11六、應(yīng)用領(lǐng)域[10] 116.1積極安全應(yīng)用 126.2公共安全應(yīng)用 126.3改進(jìn)駕駛應(yīng)用 126.4電子商務(wù)與移動(dòng)娛樂(lè)應(yīng)用 12七、結(jié)語(yǔ) 13八、參照文獻(xiàn) 13背景及意義研究背景隨著機(jī)動(dòng)車廣泛發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速。其中，作為車聯(lián)網(wǎng)一種分支，車載自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)引起世界各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和科研人員密切關(guān)注。國(guó)際動(dòng)態(tài),美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)專門為車輛間通信劃分了一種專用頻段。在該年汽車通信原則化會(huì)議上，各國(guó)專家提出車用自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有望將交通事故帶來(lái)?yè)p失減少50％。~，MobiCom專門召開(kāi)了3次專項(xiàng)研討會(huì)討論VANET。,歐洲成立了車輛間通信聯(lián)盟(Car2Carcommunicationconsortium)。日本也通過(guò)了兩個(gè)車輛間通信原則。詳細(xì)研究項(xiàng)目有歐洲多國(guó)合伙開(kāi)展Fleenet項(xiàng)目、德國(guó)“NetworkonWheels”、日本JSK領(lǐng)導(dǎo)“AssociationofElectronicTechnologyforAutomobileTrafficandDriving”，“GroupCooperativeDriving”、美國(guó)VII、美國(guó)馬里蘭州立大學(xué)TrafficView項(xiàng)目、法國(guó)各種研究機(jī)構(gòu)合伙開(kāi)展CIVIC等。國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)在國(guó)內(nèi)，某些研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)對(duì)車載自組網(wǎng)MAC合同進(jìn)行了研究，但是更多是在軍事領(lǐng)域進(jìn)行研究。解放軍信息工程大學(xué)提出了一種移動(dòng)自組織絡(luò)新型MAC合同BR-TDMA,該合同采用分布式控制，支持分組突發(fā)業(yè)務(wù)和資源預(yù)留實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不敏感，較好地解決了隱藏、暴露終端等問(wèn)題。鄭州解放軍信息工程大學(xué)提出了一種新型用于自組網(wǎng)車載通信系統(tǒng)MAC合同CCR-ALOHA。該合同采用競(jìng)爭(zhēng)與預(yù)約相結(jié)合分派方式，并將用于預(yù)約控制時(shí)隙和業(yè)務(wù)時(shí)隙相分離，可以提供可靠單跳廣播信道和高效多跳廣播服務(wù)，平時(shí)分組時(shí)延較小，具備較好可擴(kuò)展性。當(dāng)前，VANET研究重要涉及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，\o"物理層"物理層技術(shù)，\o"媒體"媒體訪問(wèn)\o"機(jī)制"機(jī)制，路由合同，安全技術(shù)等。研究意義減少事故率車載自組網(wǎng)通過(guò)提供車輛之間通信從而實(shí)現(xiàn)信息共享。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)可以在超視距范疇捏獲得其她車輛狀況信息和實(shí)時(shí)路況信息。通過(guò)車輛信息（如車速、加速度、位置和方向等）以及路況信息（如交通擁塞狀況、交通批示燈信息和道路實(shí)時(shí)狀態(tài)等）交互，提高車輛通行效率及安全性[1]。提高交通系統(tǒng)效率隨著車載自組織網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，越來(lái)越多車輛會(huì)具備通信和信息解決能力，這使分布式交通控制成為也許。車輛可以通過(guò)度布式協(xié)調(diào)、同步等，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路資源合理分派，從而控制車輛安全、高效地行駛，大大推動(dòng)智能交通系統(tǒng)發(fā)展［2］。開(kāi)發(fā)跨領(lǐng)域應(yīng)用當(dāng)前,商業(yè)與娛樂(lè)是無(wú)線通信應(yīng)用最多領(lǐng)域,該領(lǐng)域應(yīng)用關(guān)注客戶消息傳播、車輛自動(dòng)化或電子支付業(yè)務(wù),如下載音樂(lè)、車隊(duì)管理、車輛自身程序、電子付款、停車收費(fèi)或道路不斷車收費(fèi)等。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造與通信方式車載自組網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造車載自組網(wǎng)構(gòu)成某些：車、設(shè)施（涉及路邊基站、信號(hào)燈等）、衛(wèi)星（提供GPS定位服務(wù)）、互聯(lián)網(wǎng)（實(shí)現(xiàn)布置功能）等。圖1顯示了車載自組網(wǎng)模型示意[3]：圖SEQ圖\*ARABIC1：車載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造圖 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，globalpositioningsystem)和數(shù)字多媒體服務(wù)(DMB，digitalmultimediabroad—casting)。車與車通信使車輛之間可以通過(guò)多跳方式進(jìn)行自動(dòng)互聯(lián)，這好比車與車之間可以像人同樣互相交談，起到提高車輛運(yùn)營(yíng)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)局部通信外，還可以通過(guò)路燈、加油站等作為接入點(diǎn)網(wǎng)關(guān)(gateway)，連接到其她固定或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上，提供更為豐富娛樂(lè)、車內(nèi)辦公等服務(wù)。 VANET網(wǎng)絡(luò)也許被通信運(yùn)營(yíng)商、內(nèi)容服務(wù)商、政府機(jī)構(gòu)布置，或者由她們聯(lián)合布置，構(gòu)成一種混合架構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。依照歐洲車載通信聯(lián)盟（C2C-CC）定義，VANET架構(gòu)已被拓展到更廣泛范疇，分為車內(nèi)通信（In-vehicledomain）、車間通信（Ad-hocdomain）和車路通信（Infrastructuredomain）三個(gè)域。車內(nèi)通信（In-vehicle）是車載單元（OBU）與顧客終端之間通信，顧客終端可以是某種詳細(xì)設(shè)備，也可以是集成于OBU虛擬模塊，連接方式可以有線或無(wú)線。車間通信（Ad-hocdomain）涉及OBU之間通信（V2V）以及OBU與RSU之間通信（V2R），通信方式可以是單跳也可以是多跳。車路通信（Infrastructuredomain）是OBU、RSU與基本設(shè)施之間通信，如Satellite、HotSpot、3G、4G等，完畢接入互聯(lián)網(wǎng)功能。對(duì)于RSU來(lái)說(shuō)，連接可以是有線。車載自組網(wǎng)通信方式車載自組網(wǎng)是運(yùn)營(yíng)于道路上新型移動(dòng)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)車與車（V2V，vehicletovehicle）和車與設(shè)施（V2R，vehicletoroadsidefacilities）間單跳或多跳無(wú)線通信。車載自組網(wǎng)基本思想是車輛與車輛或車輛與外界在一定通信范疇內(nèi)信息交互。如圖2所示，車輛在建立連接后，會(huì)自組織建立起一種暫時(shí)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。其中，車載終端設(shè)備既作為信息采集節(jié)點(diǎn)，又作為信息轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，即中繼節(jié)點(diǎn)，將其她車輛傳播過(guò)來(lái)信息以多跳方式傳播至后續(xù)車輛節(jié)點(diǎn)或者路邊信息手機(jī)設(shè)備。普通, 由于采用802.11系列合同，單個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)單跳范疇只有幾百米，可以看作一種移動(dòng)WLAN網(wǎng)絡(luò)[4]。圖SEQ圖\*ARABIC2：兩種通信方式路由合同[5]車載自組網(wǎng)路由合同研究是個(gè)熱門課題。由于車載自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁、鏈路不穩(wěn)定，路由技術(shù)是車載自組網(wǎng)技術(shù)重大挑戰(zhàn)之一。諸多研究機(jī)構(gòu)和公司對(duì)車載自組網(wǎng)路由算法進(jìn)行了研究，并提出了許多車載自組網(wǎng)路由合同算法。這些算法大某些來(lái)自于移動(dòng)自組網(wǎng)路由算法，但是又較好地解決了移動(dòng)自組網(wǎng)路由算法無(wú)法合用于車載環(huán)境下缺陷。 路由合同是兩個(gè)通信實(shí)體間進(jìn)行通信和信息交流原則。它分為路由建立、路由選取和路由維護(hù)三個(gè)某些。路由建立是指依照網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)信息而生成路由途徑；路由選取是依照需求和算法對(duì)已建立路由進(jìn)行選取；路由維護(hù)是指對(duì)選定路由途徑進(jìn)行維護(hù)，在發(fā)生途徑斷裂狀況下，采用一定恢復(fù)方略進(jìn)行路由恢復(fù)。路由選取算法是為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)尋找下一轉(zhuǎn)發(fā)途徑，成功將消息發(fā)送到目節(jié)點(diǎn)。它分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一，為源節(jié)點(diǎn)選取到達(dá)目節(jié)點(diǎn)途徑，在不同節(jié)點(diǎn)運(yùn)營(yíng)路由選取算法并在節(jié)點(diǎn)間互換信息；第二，將消息發(fā)送到目節(jié)點(diǎn)，消息涉及每個(gè)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)路由表和路由表動(dòng)態(tài)更新。抱負(fù)路由算法應(yīng)當(dāng)具備精確、簡(jiǎn)樸、自適應(yīng)和最優(yōu)特點(diǎn)。 總來(lái)說(shuō)，車載自組網(wǎng)路由合同算法普通分為三種：?jiǎn)尾ヂ酚伤惴āV播路由算法和地理組播路由算法。其中單播路由算法是車載自組網(wǎng)路由合同算法中重要構(gòu)成某些，它是端到端路由，也就是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)路由。它是以研究數(shù)據(jù)包如何從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目節(jié)點(diǎn)為目。本文著重簡(jiǎn)介單播路由算法，單播路由算法應(yīng)用前景十分廣泛。廣播路由算法是一對(duì)多路由，源節(jié)點(diǎn)周邊都是目節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)需要把數(shù)據(jù)包傳播到周邊所有節(jié)點(diǎn)。地理組播路由算法是將一定區(qū)域所有節(jié)點(diǎn)作為目節(jié)點(diǎn)，源節(jié)點(diǎn)需要將信息傳播到一定區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)，這個(gè)區(qū)域稱之為有關(guān)區(qū)域。單播路由合同單播路由合同可分為基于拓?fù)渎酚珊贤?、基于地理位置路由合同和基于分簇路由合同三種。如果單播路由合同依照與否分級(jí)來(lái)分，可以分為平面路由合同和基于分簇路由合同。平面路由合同重要思想是車載自組網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)行分級(jí)，節(jié)點(diǎn)間是平等，任何節(jié)點(diǎn)之間都可以直接互相通信。平面路由合同依照與否需要節(jié)點(diǎn)位置信息來(lái)選取路由途徑來(lái)分，可以分為基于拓?fù)渎酚珊贤突诘乩砦恢寐酚珊贤瑑煞N。基于拓?fù)渎酚珊贤匾枷胧且勒站W(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造和鏈路信息來(lái)做出路由規(guī)劃，并不需要節(jié)點(diǎn)自身位置信息和移動(dòng)速度信息。而基于地理位置路由合同則不需要路由表或存儲(chǔ)途徑，而是充分運(yùn)用定位服務(wù)獲得位置信息和速度信息，為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)選出更好更有效路由途徑。這種路由合同可以更好適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大小和拓?fù)錁?gòu)造變化?；诜执芈酚珊贤瑢⒐?jié)點(diǎn)分級(jí)節(jié)點(diǎn)分為簇首節(jié)點(diǎn)、普通節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。在簇內(nèi)，普通節(jié)點(diǎn)只能與簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，而簇與簇之間是通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)來(lái)通信?；诜执芈酚珊贤‖F(xiàn)重要是為了充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)帶寬，并且可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)?；Ｆ矫媛酚珊贤矫媛酚珊贤譃榛谕?fù)渎酚伤惴ê突诘乩砦恢寐酚伤惴?。由于車載自組網(wǎng)可以看作是一種極其特殊移動(dòng)自組網(wǎng)，因而移動(dòng)自組網(wǎng)路由算法也可以應(yīng)用到車載自組網(wǎng)上。而基于拓?fù)渎酚伤惴ㄇ∏∈菑囊苿?dòng)自組網(wǎng)基于拓?fù)渎酚伤惴ㄖ醒葑冞^(guò)來(lái)。詳細(xì)有PRAODV算法、DAODV算法、PAODV算法、VPRP算法、ROMSGP算法。當(dāng)前，基于拓?fù)渎酚伤惴ㄖ匾且勒盏湫突谕負(fù)渎酚伤惴ê瓦M(jìn)行改進(jìn)。由于定位系統(tǒng)普及，每個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)都裝有，可以獲得節(jié)點(diǎn)位置和速度方向信息。在車載自組網(wǎng)中，車輛節(jié)點(diǎn)依照獲得地理位置信息進(jìn)行路由規(guī)劃。由于基于地理位置路由算法在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)自組網(wǎng)中都體現(xiàn)較好，研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始將它應(yīng)用到車載自組網(wǎng)中，徐徐地成為了車載自組網(wǎng)主流路由算法，甚至于在基于拓?fù)渎酚伤惴ㄖ卸家肓宋恢煤退俣确较蛐畔?。詳?xì)有基于地理位置貪婪路由算法GPSR、延時(shí)容忍路由算法、服務(wù)質(zhì)量路由算法?；诜执芈酚珊贤c平面路由算法不同，基于分簇路由算法能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模性，可以減少車載自組網(wǎng)控制開(kāi)銷，具備較好發(fā)展前景。但是車載自組網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度快，對(duì)簇形成和維護(hù)提出更高規(guī)定。因而如何將一群節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一種個(gè)簇，設(shè)計(jì)出能適應(yīng)車載自組網(wǎng)高移動(dòng)性分簇算法是核心。如圖3所示，它顯示了基于分簇路由合同基本構(gòu)造。其中，較大車作為簇頭節(jié)點(diǎn)，其她車輛為普通節(jié)點(diǎn)。圖SEQ圖\*ARABIC3：基于分簇路由合同基本構(gòu)造廣播路由合同在車載自組網(wǎng)中，有時(shí)候必要要用到廣播路由合同。它是車載自組網(wǎng)中基本操作，通過(guò)廣播形式將信息傳播到其她所有節(jié)點(diǎn)，例如交通狀況，天氣狀況和廣告等信息。在單播路由合同中，有也需要用廣播來(lái)傳送路由控制信息。在車載自組網(wǎng)中，運(yùn)用廣播方式來(lái)傳播信息最重要是目節(jié)點(diǎn)位置信息傳遞。最簡(jiǎn)樸廣播方式是采用泛洪，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到廣播信息后再將其傳播給它所有鄰居節(jié)點(diǎn)，除了發(fā)送給它廣播信息那個(gè)節(jié)點(diǎn)。洪泛方式能保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)都收到廣播信息，但是不可避免地會(huì)帶來(lái)信道沖突、廣播風(fēng)暴和很高開(kāi)銷，故而泛洪方式只適合于小規(guī)模車載自組網(wǎng)。地理組播路由合同Geocast路由合同[6]是一種基于位置組播路由合同，它把數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)傳送到某個(gè)特定地理區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)集。在車載自組網(wǎng)中，諸多應(yīng)用都需要這種位置輔助組播路由，特別是在交通安全領(lǐng)域，當(dāng)某車輛節(jié)點(diǎn)發(fā)生交通事故時(shí)，該算法將在區(qū)域內(nèi)發(fā)出事故警報(bào)，提示該區(qū)域車輛節(jié)點(diǎn)不要接近事故發(fā)生地，以免導(dǎo)致連環(huán)事故和交通堵塞。而不必要告知區(qū)域之外車輛節(jié)點(diǎn)，就不需要收到該組播信息。在此路由算法中，只要車輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域，就意味著它加入了組播組。同理，一旦駛出該區(qū)域，則表達(dá)它退出了組播組。多數(shù)位置輔助組播路由都是通過(guò)定向泛洪發(fā)送組播信息，即通過(guò)定義轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域和限制轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域內(nèi)泛洪傳播，用來(lái)減少由于泛洪引起控制開(kāi)銷和信道沖突。尚有一種解決辦法是通過(guò)單播路由把數(shù)據(jù)包傳送到目的區(qū)域，而在目的區(qū)域內(nèi)再使用泛洪方式。路由合同小結(jié)在車載自組網(wǎng)中，路由合同是核心技術(shù)之一。通過(guò)對(duì)各種路由合同分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)出一種萬(wàn)能路由合同是不實(shí)際。在不同應(yīng)用環(huán)境下，需要不同車載自組網(wǎng)路由合同。對(duì)于大規(guī)模性車載自組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化頻繁，它合同要可以對(duì)拓?fù)渥兓邆涓叨冗m應(yīng)性，并且具備良好可擴(kuò)展性。對(duì)于節(jié)點(diǎn)移動(dòng)速度快，對(duì)時(shí)延規(guī)定較高車載自組網(wǎng)，它合同必要要保證低時(shí)延。因此，依照詳細(xì)應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造出適合路由合同才是車載自組網(wǎng)路由合同設(shè)計(jì)核心，也是難點(diǎn)。隨著設(shè)備普及，車輛節(jié)點(diǎn)都可以獲得自己位置信息和移動(dòng)速度信息，因此當(dāng)前合同都將位置信息和移動(dòng)速度信息作為下一跳選取度量因素，基于地理位置路由算法成為了車載自組網(wǎng)路由合同主流。車載自組網(wǎng)路由合同研究還在發(fā)展中，隨著研究進(jìn)一步，更多路由算法被提出，更多解決方案被實(shí)現(xiàn)。車載自組織網(wǎng)絡(luò)有關(guān)技術(shù)[7]物理層原則車載自組網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在高速移動(dòng)中進(jìn)行通信,因此需要一種穩(wěn)健頻道以及良好信號(hào),以適應(yīng)車載自組網(wǎng)需求可以支持高速率傳播以及多跳傳播,保證明時(shí)信息、地傳送對(duì)于信號(hào)延遲要減少到最小,并且要保證信息傳送實(shí)時(shí)性必要與鏈路層一合同接口匹配。當(dāng)前世界上應(yīng)用于車載網(wǎng)物理技術(shù)重要有:802.11b（Wi-Fi:無(wú)線保真技術(shù)）和UTRA-TDD（TD-CDMA：時(shí)分碼分多址技術(shù)）。相比之下，802.11b應(yīng)用比較簡(jiǎn)樸、價(jià)格便宜,但是性能上要遠(yuǎn)遜于UTRA-TDD。參數(shù)比較如表1[8]。表SEQ表\*ARABIC1：802.11b和UTRA-TDD對(duì)比示意圖國(guó)內(nèi)普通使用GSM移動(dòng)通信技術(shù),A-GSM是公司資助研究支持自組織技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù),重要針對(duì)GSM系統(tǒng)中移動(dòng)臺(tái)中繼技術(shù)進(jìn)行研究,以此來(lái)增大GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑。因此GSM技術(shù)也可以嘗試性地應(yīng)用于車載網(wǎng)中。美國(guó)和日本專用于車載自組網(wǎng)系統(tǒng)DSRC原則（DedicatedShortRangeCommunication：專用短距離通信技術(shù)），，美國(guó)FCC專門為車載網(wǎng)系統(tǒng)通信分派了75MHz信道。MAC層[9]MAC層向網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)提供了物理尋址和信道接入控制，為上層提供迅速、可靠報(bào)文傳播支持。特別在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，MAC合同能否有效地運(yùn)用無(wú)線信道有限帶寬，將對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能起著決定性作用。對(duì)于VANET，MAC層除了考慮接入公平性、隱藏終端、暴露終端等AdHoc網(wǎng)絡(luò)普遍問(wèn)題外，還需考慮如下特殊因素：移動(dòng)自適應(yīng)拓?fù)渥兓⒉煌悇e應(yīng)用優(yōu)先級(jí)、低傳播延時(shí)、可靠傳播等。初期關(guān)于VANETMAC層合同研究重要基于對(duì)老式AdHoc網(wǎng)絡(luò)MAC合同改進(jìn)，以合用于高速移動(dòng)VANET。例如，IEEE802.11DCF[17]合同，基于CSMA/CA，以較小RTS/CTS分組交互，分派較大無(wú)線資源，從而提高無(wú)線資源運(yùn)用率，但I(xiàn)EEE802.11DCF不能較好支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；AdHocMAC[18]合同，通過(guò)TDMA機(jī)制為每個(gè)終端預(yù)留時(shí)隙，為VANET提供了較好QoS保證，但AdHocMAC合同不能有效地運(yùn)用信道，且通信范疇內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)目受限制；D-MAC合同(directionalMAC，定向天線MAC合同)[19]是基于IEEE802.11提出，每個(gè)終端通過(guò)GPS懂得自己和鄰終端地理位置，在相鄰平行運(yùn)營(yíng)車輛中，定向天線有助于減少傳播干擾和沖突，但其復(fù)雜性以及其昂貴設(shè)施給實(shí)現(xiàn)帶來(lái)了困難。近幾年，關(guān)于VANETMAC層合同研究較多，且提出了某些專門為車載環(huán)境下無(wú)線接入設(shè)計(jì)MAC層新合同，大大改進(jìn)了VANET無(wú)線接入控制性能，提高了通信可靠性，減少了傳播延時(shí)。車載自組網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及研究難點(diǎn)車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)，除了具備普通AdHoc網(wǎng)絡(luò)某些共性外，還具備普通AdHoc網(wǎng)絡(luò)所不具備特性。正是這些特性給設(shè)計(jì)車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由層提出了新挑戰(zhàn)。車載自組網(wǎng)特點(diǎn)長(zhǎng)處擁有豐富外部輔助信息隨著GPS（全球定位系統(tǒng)，GlobalPositioningSystem）和GIS（地理信息系統(tǒng)，GeographicInformationSystem）普及,車載自組網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不但可以獲得自身位置信息,還可以得到所在區(qū)域地理信息。GPS可覺(jué)得節(jié)點(diǎn)提供精準(zhǔn)定位和精準(zhǔn)時(shí)鐘信息，利于車輛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，運(yùn)用途徑規(guī)劃功能，將使車載自組網(wǎng)絡(luò)由方略實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)樸。無(wú)能量約束網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可以使用車輛電池作為電源,因此,車載自組網(wǎng)不像其她移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)那樣存在嚴(yán)格能量約束。優(yōu)質(zhì)高效硬件設(shè)施保證車輛承載空間較大，可以保證各類通信設(shè)備尺寸和規(guī)模，如天線、路由器等，同步具備強(qiáng)大計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力。車輛節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)有規(guī)律性道路靜態(tài)形狀使得車輛移動(dòng)是受限制，車輛軌道普通可以預(yù)測(cè)。車輛同向行駛,拓?fù)湎鄬?duì)比較穩(wěn)定車輛反向行駛,拓?fù)渥兓?、鏈路壽命短。結(jié)合車速、街道形狀,可以預(yù)測(cè)途徑狀態(tài)。因而,不同運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)規(guī)律性有著較大影響。然而大多數(shù)場(chǎng)合,具備相似或類似運(yùn)動(dòng)規(guī)律車輛可看作一種整體,可避免個(gè)體特殊運(yùn)動(dòng)行為帶來(lái)分析誤差,有助于分析成果精確性。缺陷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造變化快在都市場(chǎng)景下汽車移動(dòng)速度都比較迅速。汽車迅速移動(dòng)使得無(wú)線覆蓋半徑變得相對(duì)較小，特別是在高速公路上當(dāng)無(wú)線覆蓋半徑是250米而汽車行駛速度達(dá)到120km/h時(shí)候。汽車節(jié)點(diǎn)高度動(dòng)態(tài)性使得汽車AdHoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造變化迅速，這個(gè)特性給路由管理帶來(lái)了很大不便。此外在車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，汽車節(jié)點(diǎn)會(huì)頻繁加入和退出，特別是在都市場(chǎng)景中，車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在車流高峰期時(shí)會(huì)迅速增大。因而對(duì)車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)路由算法擴(kuò)展性提出了很高規(guī)定。在車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)速度大體在5～42m/s之間，這種高速移動(dòng)性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造變化快，途徑壽命短，例如平均速度為100km/h道路上，如果節(jié)點(diǎn)覆蓋半徑為250m，則鏈路存在15s概率僅為57%。無(wú)線信道質(zhì)量不穩(wěn)定由于車輛節(jié)點(diǎn)具備高速移動(dòng)性，道路周邊又有建筑物影響，導(dǎo)致無(wú)線信道質(zhì)量不穩(wěn)定。受各種其她因素影響，涉及道路狀況、車輛類型和車輛相對(duì)速度等，數(shù)據(jù)傳播過(guò)程中，受到多普勒效應(yīng)嚴(yán)重干擾，信道質(zhì)量不穩(wěn)定。信道帶寬嚴(yán)重低于理論值由于車輛分布集中，導(dǎo)致了對(duì)無(wú)線信道頻繁競(jìng)爭(zhēng)，負(fù)載過(guò)于集中，使得車輛終端得到實(shí)際帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)不大于理論值，比普通AdHoc網(wǎng)絡(luò)更嚴(yán)重。受地理位置影響ＶＡＮＥＴ數(shù)據(jù)通信往往與地理位置關(guān)于，有一定方向性。譬如，ＶＡＮＥＴ中安全消息具備后向傳遞性，在事故預(yù)警時(shí)，消息總是向來(lái)車方向進(jìn)行傳播。受洪泛影響大移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中慣用路由合同需要使用泛洪廣播機(jī)制來(lái)搜索途徑,頻繁拓?fù)渥兓厝粚?dǎo)致頻繁泛洪廣播。而車載自組網(wǎng)路由呈現(xiàn)“桶狀”形式,泛洪廣播更會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重阻塞。鏈路層公平性問(wèn)題車載自組網(wǎng)在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層采用成熟技術(shù)和設(shè)備，主流使用IEEE802.11原則。但原則應(yīng)用在車載自組網(wǎng)方面存在某些問(wèn)題，如在狹窄道路空間內(nèi)也許存在更多沖突,原有避免方略也許效果并不十分抱負(fù)同步，802.11原則自身退避機(jī)制不公平性也許會(huì)加劇這種沖突，這對(duì)車載自組網(wǎng)中需要緊急傳播事故告警信息非常不利。研究難點(diǎn)基于以上特點(diǎn)，由兩種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造構(gòu)成車載網(wǎng)絡(luò)，將需要克服某些難題。一方面，有必要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種網(wǎng)絡(luò)下合同和應(yīng)用兼容（兩種路由合同切換和互操作）；另一方面，考慮顧客局部管理問(wèn)題，要匯總局部數(shù)據(jù)到一種整體，以實(shí)現(xiàn)全局搜索和訪問(wèn)；再次，滿足一定QoS，例如時(shí)延和帶寬規(guī)定；此外，由于異構(gòu)存在，數(shù)據(jù)傳播時(shí)，必然要大量連接、切換，因而要提供透明傳播以及提供RVC網(wǎng)絡(luò)頻繁無(wú)縫切換機(jī)制。這些問(wèn)題都將是將來(lái)車載網(wǎng)絡(luò)中研究方向和熱點(diǎn)。重要挑戰(zhàn)有（1）網(wǎng)絡(luò)連通性問(wèn)題,車載自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大,會(huì)頻繁浮現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信分割斷線現(xiàn)象（2）信道接入問(wèn)題,車載自組網(wǎng)是多跳路由多點(diǎn)共享信道,車輛節(jié)點(diǎn)接入無(wú)線信道也是技術(shù)難點(diǎn)（3）路由合同設(shè)計(jì)問(wèn)題,車輛節(jié)點(diǎn)可以作為路由設(shè)備來(lái)使用,并且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓^快,因此必要設(shè)計(jì)一種高效原則合同（4）通信質(zhì)量問(wèn)題,網(wǎng)絡(luò)傳播信息安全問(wèn)題,需要對(duì)帶寬也許存在擁堵、過(guò)高時(shí)延等問(wèn)題進(jìn)行解決（5）網(wǎng)絡(luò)管理問(wèn)題,車載網(wǎng)管理涉及節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、節(jié)點(diǎn)地址、以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理等,存在需要進(jìn)行定位車輛節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)自動(dòng)分派地址某些問(wèn)題。應(yīng)用領(lǐng)域[10]車載自組網(wǎng)四類重要應(yīng)用有積極安全,如VSC（VehicleSafetyCommunications）項(xiàng)目中對(duì)車輛積極進(jìn)行剎車、變道、繞行等行為進(jìn)行物理描述與仿真分析。Maihofer等人提出了一種虛擬預(yù)警信號(hào),并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了描述。此外,在大多數(shù)關(guān)于車載自組網(wǎng)文獻(xiàn)中也包括了應(yīng)用實(shí)例。總之,車載自組網(wǎng)分類方式需要依照詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)使用狀況與目,具備相似特性應(yīng)用可歸為同類別加以劃分。車載自組網(wǎng)在交通運(yùn)送中浮現(xiàn)，將會(huì)擴(kuò)展司機(jī)視野與車載部件功能，從而提高道路交通安全與高效。典型應(yīng)用涉及：行駛安全預(yù)警，運(yùn)用車輛間互相互換狀態(tài)信息，通過(guò)車載自組網(wǎng)提前告示給司機(jī)，建議司機(jī)依照狀況作出及時(shí)、恰當(dāng)駕駛行為，這便有效提高了司機(jī)注意力，提高駕駛安全性；協(xié)助駕駛，協(xié)助駕駛員迅速、安全通過(guò)“盲區(qū)”，例如在高速路出／入口或交通十字路口處車輛協(xié)調(diào)通行；分布式交通信息發(fā)布，變化老式基于中心式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造交通信息發(fā)布形式，車輛從車載自組網(wǎng)中獲取實(shí)時(shí)交通信息，提高路況信息實(shí)時(shí)性，例如，綜合出與自身有關(guān)車流量狀況，更新電子地圖以便更高效地決定途徑規(guī)劃；基于通信縱向車輛控制，通過(guò)車載自組網(wǎng)，車輛能依照尾隨車輛和更多前邊視線范疇外車輛互相協(xié)同行駛，這樣可以自動(dòng)形成一種更為和諧車輛行駛隊(duì)列，避免更多交通事故。積極安全應(yīng)用積極安全應(yīng)用被視為是與道路安全有最直接影響車載自組網(wǎng)典型應(yīng)用。其基本目是通過(guò)消息傳播使駕駛更安全,這意味著當(dāng)駕駛員面臨一種危險(xiǎn)境地,交通事故將無(wú)法避免發(fā)生時(shí),車輛可以積極嘗試避免意外發(fā)生或做出恰當(dāng)安全辦法。將積極安全應(yīng)用場(chǎng)景按危險(xiǎn)限度分類。如危險(xiǎn)道路曲線特性是靜態(tài),可以預(yù)見(jiàn)。因而，危險(xiǎn)性低當(dāng)交通異常，而道路狀況依然沒(méi)有變化時(shí),可視為是一種動(dòng)態(tài)狀況。如,駕駛員按照常規(guī)方式駛過(guò)發(fā)生事故區(qū)域。在這些狀況下,危險(xiǎn)度會(huì)逐漸升高。當(dāng)浮現(xiàn)高危險(xiǎn)時(shí),應(yīng)用會(huì)盡量避免車輛碰撞例如,如果大量密集交通車輛同步制動(dòng)。如果剎車行為依然無(wú)法制止碰撞產(chǎn)生,就需要借助碰撞預(yù)警感應(yīng)器,盡量減少對(duì)即將發(fā)生碰撞進(jìn)行避免或減少危害。如,可通過(guò)關(guān)閉窗戶或提高減震器功能減少影響。最后,當(dāng)危險(xiǎn)已經(jīng)發(fā)生后,預(yù)警系統(tǒng)將啟動(dòng)告警功能,警告接近車輛或撥打求助電話。公共安全應(yīng)用車輛網(wǎng)絡(luò)同樣也可以支持如電子警察或緊急現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)等公共服務(wù)功能。這一類典型例子對(duì)具備虛擬警報(bào)或發(fā)送高優(yōu)先級(jí)信號(hào)緊急車輛支持。在此類應(yīng)用場(chǎng)景下,緊急救援車輛可以更快到達(dá)其目現(xiàn)場(chǎng)。交通監(jiān)控設(shè)備可以簡(jiǎn)化,如只需懂得電子車牌即可,無(wú)需通過(guò)監(jiān)視器辨別,甚至采用圖像解決方式解決并辨認(rèn)肇事車輛身份。然而,這樣應(yīng)用需要用于專門場(chǎng)合,此處僅僅作為車輛公共安全應(yīng)用學(xué)術(shù)研究討論之用。改進(jìn)駕駛應(yīng)用此類應(yīng)用嘗試用通信方式改進(jìn)或簡(jiǎn)化駕駛。從微觀角度出發(fā),可改進(jìn)車輛周邊區(qū)域交通狀況從宏觀角度看,各個(gè)車輛及周邊車輛運(yùn)營(yíng)優(yōu)化組合提高整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率。第一種狀況,輔助應(yīng)用程序可協(xié)助駕駛員,在正常交通流量狀況下進(jìn)入高速公路,并入新交通流或者協(xié)助削弱遠(yuǎn)燈帶來(lái)強(qiáng)光照射。第二種狀況,在更大區(qū)域需要提高整個(gè)交通效率。這意味著,事故警告將在更廣范疇傳播,告知接受車輛潛在障礙,使駕駛員采用不同路線。此外,另一項(xiàng)服務(wù)是停車信息,甚至停車位預(yù)約保存。電子商務(wù)與移動(dòng)娛樂(lè)應(yīng)用當(dāng)前,商業(yè)與娛樂(lè)是無(wú)線通信應(yīng)用最多領(lǐng)域,該領(lǐng)域應(yīng)用關(guān)注客戶消息傳播、車輛自動(dòng)化或電子支付業(yè)務(wù),如下載音樂(lè)、車隊(duì)管理、車輛自身程序、電