解析車(chē)載自組網(wǎng)的發(fā)展與應用情況

　　4.2.3 CSM CA和RR—AL OHA 的比較

　　對于常見(jiàn)自組網(wǎng)一般采用兩種類(lèi)型的MAC協(xié)議：一種是基于CSMMCA的異步競爭式MAC協(xié)議，另一種是基于時(shí)隙的同步預約式MAC協(xié)議。

　　不過(guò)對于車(chē)載自組網(wǎng)的特殊性，預約式的同步MAC協(xié)議效果可能更好些。表2對CSMA／CA 和RR—ALOHA 這兩種MAC協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較。

　　這兩種MAC協(xié)議各有利弊，通過(guò)進(jìn)一步分析，似乎RR—AL OHA更適合于在車(chē)載自組網(wǎng)中使用，但是在RR—ALOHA中不能忽視的一點(diǎn)是，節點(diǎn)通信范圍內的鄰居節點(diǎn)數不能超過(guò)1幀中的時(shí)隙數。

　　4.2.4 令牌環(huán)

　　除了基于CSMA／CA和時(shí)隙類(lèi)的MAC協(xié)議外，還有一些其他類(lèi)型的MAC協(xié)議，如令牌環(huán)。在具備GPS系統的車(chē)輛問(wèn)可以使用基于非競爭性的令牌環(huán)接入方式（如WTRP協(xié)議），以提高信道利用率，避免信道沖突，更能滿(mǎn)足車(chē)輛間安全預警通信的時(shí)延要求。在車(chē)載自組網(wǎng)中應用令牌環(huán)的主要思想：在廣播信道上通過(guò)令牌組成邏輯環(huán)來(lái)控制信道的接入，為表述方便，稱(chēng)本車(chē)輛（對應通信網(wǎng)絡(luò )中的本地節點(diǎn)）為T(mén)S（this station）；前一車(chē)輛（對應通信網(wǎng)絡(luò )中的上一節點(diǎn)）為PS（previous station）；后續車(chē)輛（對應通信網(wǎng)絡(luò )中的后續節點(diǎn)）稱(chēng)為NS（next smtion）?？紤]實(shí)際車(chē)輛隊列中，設車(chē)輛A，B，C構成隊列，隊列內采用無(wú)線(xiàn)令牌環(huán)協(xié)議，三輛車(chē)組成邏輯令牌環(huán)，令牌傳遞順序為A—B—C—A。設某一時(shí)刻B為令牌擁有者，令B為T(mén)S，相應的A為PS，C為NS。網(wǎng)絡(luò )結構示意如圖6所示，圖中箭頭方向表示令牌傳遞方向，當車(chē)輛持有令牌后才能開(kāi)始進(jìn)行數據的發(fā)送，而那些沒(méi)有持有令牌的車(chē)輛只能進(jìn)行數據的接受。當傳送完一定的數據后，令牌擁有者把令牌傳遞給后續車(chē)輛，開(kāi)始下一輛車(chē)的數據傳送。

　　5 路由協(xié)議

　　由于車(chē)載網(wǎng)絡(luò )拓撲的頻繁變化，節點(diǎn)移動(dòng)速度很快，路由技術(shù)成為了車(chē)載自組網(wǎng)中的重大挑戰之一。在早期實(shí)驗平臺中使用的是一些簡(jiǎn)單洪泛路由技術(shù)。目前，在車(chē)載自組網(wǎng)中使用的路由協(xié)議大致可以分為3 類(lèi)：

　?、?基于拓撲的路由（TBR，topology—based routing）協(xié)議；

　?、诨谖恢玫穆罚≒BR，position—based routing，）協(xié)議；

　?、刍诘貓D的路（MBR，map—based routing）協(xié)議，如圖7所示。

　　GPSR（greedy perimeter state—less Routing）是比較有名的利用地理位置來(lái)優(yōu)化路由協(xié)議，基本思想是：節點(diǎn)在發(fā)送數據前不尋找路由，不保存路由表。移動(dòng)節點(diǎn)直接根據位置信息（包括自己的、鄰節點(diǎn)的以及目的節點(diǎn)的位置信息）制定數據轉發(fā)決策。數據分組中通常攜帶目的節點(diǎn)的地理位置信息。網(wǎng)絡(luò )中相鄰節點(diǎn)問(wèn)通過(guò)周期性廣播分組獲得其他節點(diǎn)的位置信息。源節點(diǎn)或中間節點(diǎn)根據這些位置信息，將數據分組傳送給一個(gè)或多個(gè)相對自己而言距離目的節點(diǎn)更近的鄰節點(diǎn)，如圖8所示。GPSR在高速公路上性能不錯，但是在城市環(huán)境中存在著(zhù)缺陷。

　　空間感知路由協(xié)議SAR（spatialaware routing）是針對路由空洞障礙的進(jìn)一步改進(jìn)，也可以說(shuō)是在GPSR路由協(xié)議的基礎上的進(jìn)一步改進(jìn)，基本思想是：建立一個(gè)網(wǎng)路節點(diǎn)組成的空問(wèn)模型圖，模型圖中的點(diǎn)表示車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )中的一些重要連接點(diǎn)（車(chē)輛、路邊設施等），邊表示連接點(diǎn)之問(wèn)的連接。圖中的點(diǎn)是根據GIS中有用信息午提取出來(lái)，最后通過(guò)編寫(xiě)一個(gè)地理數據文件（geographic data files）語(yǔ)法分析器，從空間模型圖中提取道路的相關(guān)信息。把源節點(diǎn)和目的節點(diǎn)的位置映射到空問(wèn)模型中，然后利用圖論中的最短路經(jīng)算法來(lái)計算源到目的節點(diǎn)的路徑。但是空間感知路由協(xié)議SAR存在一個(gè)缺點(diǎn)，空間模型建立是否準確，決定了路徑上是否有合適的轉發(fā)節點(diǎn)。

　　通過(guò)表3，對車(chē)載自組網(wǎng)中使用的路由技術(shù)進(jìn)行一個(gè)橫向比較：

　　6 結語(yǔ)

　　隨著(zhù)人們對個(gè)人通信要求的提高，人們越來(lái)越希望有一種更安全、高效率的方式移動(dòng)到目的地，車(chē)載自組網(wǎng)將會(huì )是未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向，其中MAC層和路由層的設計將是車(chē)載自組網(wǎng)所面臨的最重大挑戰，MAC層需要解決的問(wèn)題有無(wú)線(xiàn)信道劃分、分配和能力控制，向網(wǎng)絡(luò )層提供統一的服務(wù)，屏蔽物理層不同的信道控制方式，實(shí)現擁塞控制、優(yōu)先級排隊、分組發(fā)送、確認、差錯控制和流量控制等；路由層的側重點(diǎn)在于如何建立完全分布式的、適合高速拓撲變化車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的路由協(xié)議。最終整個(gè)車(chē)載自組網(wǎng)的目標是制定一個(gè)通信標準協(xié)議，使不同廠(chǎng)商的車(chē)輛之間都能實(shí)現自由通信。