解析車(chē)載自組網(wǎng)的發(fā)展與應用情況

　　由上表可以看出802.1lb的性能要差很多，但是由于802.1lb無(wú)線(xiàn)模塊目前應用普及、價(jià)格便宜、實(shí)現簡(jiǎn)單，而且工作在2.4GHz的免費頻段等特點(diǎn)，廣泛被科研實(shí)驗所采用：而UTRA—TDD技術(shù)實(shí)現復雜，造價(jià)較高，還有一些非技術(shù)因素阻礙其應用。

　　所以說(shuō)這2種技術(shù)各有長(cháng)短。此外，目前在我國最為普及的GSM 移動(dòng)通信技術(shù)，其穩定的性能被大家所接受， 而支持自組織方式的GSM 網(wǎng)絡(luò )（A—GSM[301）是受Lucent技術(shù)公司資助，對下一代GSM蜂窩網(wǎng)中繼能力進(jìn)行研究的課題：該課題研究人員試圖在盡可能減少對現有GSM 系統改動(dòng)的基礎上，使移動(dòng)臺具有中繼功能，由此來(lái)增強GSM網(wǎng)絡(luò )的覆蓋能力。由此可見(jiàn)GSM 技術(shù)應用在自組網(wǎng)中是可行的，其性能也完全符合車(chē)載自組網(wǎng)的要求，所以車(chē)載自組網(wǎng)物理層也可以嘗試采用GSM技術(shù)。

　　無(wú)論802.1 lb、UTRA—TDD還是GSM 技術(shù)都是一種中心式結構的網(wǎng)絡(luò )，將其應用于分布式網(wǎng)絡(luò )在很多方面需要進(jìn)行改進(jìn)。首先，空中接口需要適應高速動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò )拓撲；將中心控制的無(wú)線(xiàn)媒介訪(fǎng)問(wèn)機制修改成分布式的媒介訪(fǎng)問(wèn)機制；修改由基站控制的無(wú)線(xiàn)資源管理機制為節點(diǎn)自行管理協(xié)同合作的機制；面對更為惡劣的多徑效應、能量控制算法和時(shí)隙同步等問(wèn)題。以時(shí)隙同步為例，它既不像在UTRA—TDD、GSM 終端設備接入基站時(shí)由基站負責進(jìn)行同步，也不像在802.1lb中AP定期地發(fā)送信標（beacon）幀保持相同物理網(wǎng)中的工作站同步。在車(chē)載自組網(wǎng)中時(shí)隙同步問(wèn) 可以通過(guò)引入GPS進(jìn)行粗略同步，再加上一些特定機制進(jìn)行精確同步，比如在幀中設計特定的同步時(shí)隙。無(wú)論是理論分析還是在實(shí)際的高速公路或城市道路中進(jìn)行的仿真測試，都能得出一個(gè)結論：

　　UTRA-TDD比IEEE 802.1lb具有更大的優(yōu)勢。

　　對于物理層除了技術(shù)因素外，還有一些非技術(shù)因素阻礙其選取，比如說(shuō)占用的頻段。在國外，2003年，美國的聯(lián)邦通信委員會(huì )專(zhuān)門(mén)為車(chē)輛間通信劃分了一個(gè)75MHz（5.85—5.925GHz）的免費頻帶帶寬用于專(zhuān)用短距離通信（DSRC，dedicated short rangcommunication），而歐洲的郵政電信組織（CEPT）也已經(jīng)為UTRA.TDD技術(shù)提供了免除執照發(fā)放的2010到2020MHz頻段，日本的DEM02000項目采用的專(zhuān)用短程通信技術(shù)（DSRC）也有專(zhuān)門(mén)的免費頻段?？梢?jiàn)，在車(chē)載自組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展比較好的國家都有一個(gè)免費頻段供其使用，因此，在我國劃分一個(gè)供車(chē)載自組網(wǎng)使用的免費頻段勢在必行，以利于其更好的在國內推廣。

　　綜合以上物理層的特性，對于車(chē)載自組網(wǎng)物理層的選擇標準初步總結如下：

　?、龠m合節點(diǎn)高速移動(dòng)，初步設計移動(dòng)速度上限為150km／h；

　?、谕ㄓ嵕嚯x在lkm左右；

　?、蹘捲?Mbit／s左右；

　?、軐?shí)時(shí)性強，支持同步，傳輸延時(shí)足夠??；

　?、蓊l率最好是免費頻段（可以考慮2.4GHz的ISM免費頻段）。

　　4 MAC層協(xié)議

　　MAC協(xié)議是報文在信道上發(fā)送和接收的直接控制者，它的優(yōu)劣直接影響到極為有限的無(wú)線(xiàn)資源的使用效率，對車(chē)載自組網(wǎng)的性能起著(zhù)決定性的作用。MAC層除了需要解決隱藏終端，暴露終端和資源分配的公平性等普遍問(wèn)題外，車(chē)載自組網(wǎng)特定的應用環(huán)境和業(yè)務(wù)需求是其要面臨的特殊問(wèn)題：如車(chē)載終端移動(dòng)速度快，網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構高度動(dòng)態(tài)變化，需要支持突發(fā)的優(yōu)先級高，實(shí)時(shí)性強的交通安全類(lèi)業(yè)務(wù)應用，許多實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)需要以廣播形式發(fā)送等。因此，基于自組網(wǎng)的車(chē)載通信系統MAC協(xié)議需要具備以下特征：

　?、僦С周?chē)輛高速移動(dòng)性；

　?、诒ＷC通信的實(shí)時(shí)性和可靠性；

　?、劬哂休^好的可擴展性；

　?、芫哂休^高的帶寬利用率；

　?、莶捎萌植际阶越M網(wǎng)方式；

　?、逓槊總€(gè)用戶(hù)提供公平的通信機會(huì )；

　?、咛峁└咝?、及時(shí)的廣播機制。

　　4.1 幀結構

　　由于目前所應用的車(chē)載自組網(wǎng)物理層一般是基于802.11標準和UTRA.TDD技術(shù)的，因此建立在物理層之上的MAC層的幀結構一般也是有兩類(lèi)的。

　　由于需要將中心式結構的UTRA.TDD應用到分布式系統中，所以要在很多方面做出調整和改進(jìn)。首先對MAC層的幀結構進(jìn)行重新設計，每一幀的時(shí)長(cháng)為10ms，每一幀由15個(gè)時(shí)隙構成，每4幀又構成一個(gè)超級幀，如圖2所示。