車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探討

　　本文認為在不久的將來(lái)車(chē)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(cháng)距離通信技術(shù)，如蜂窩網(wǎng)絡(luò )和WiMAX，能夠為人們提供即時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)接入；而短距離通信技術(shù)，如DSRC、Wi-Fi(即802.11a/b/g)，則能夠為安全系統提供實(shí)時(shí)響應的保障以及為基于位置的信息服務(wù)提供有效支持。

　　本文認為車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )(VANET)將在未來(lái)智能交通系統中發(fā)揮重要作用。車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )依靠短距離通信技術(shù)實(shí)現車(chē)與車(chē)以及車(chē)與路邊基站之間的通信。與傳統的基礎設施網(wǎng)絡(luò )相比，車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )有兩個(gè)主要優(yōu)勢：首先，車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )具有成本低、容易部署和操作的優(yōu)勢。消費者無(wú)需訂閱即可享受服務(wù)。其次，從技術(shù)角度來(lái)看，智能交通系統中傳播的很多信息有很強的位置相關(guān)性，車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò )能夠很方便地為臨近車(chē)輛建立實(shí)時(shí)或者非實(shí)時(shí)的短距離通信。

　　3 車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰

　　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )所獨有的特性給人們提來(lái)了前所未有的挑戰，然而，與此同時(shí)，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(wèn)題。

　　車(chē)載網(wǎng)絡(luò )分3層：鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層。各網(wǎng)絡(luò )協(xié)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(xié)議適應獨特的車(chē)輛運行環(huán)境，使鏈路層獲得最佳性能。鏈路層協(xié)議包括3個(gè)主要設計目標：響應能力、可靠性和可擴展性。首先，鏈路層協(xié)議需要能夠對信道條件和車(chē)輛的移動(dòng)性快速響應，同時(shí)協(xié)議的可靠性和可擴展性對與安全相關(guān)的應用也起著(zhù)重要的作用。一些傳統的鏈路層協(xié)議的設計方法，如無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)(AP)握手、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層超時(shí)管理、地址解析協(xié)議(ARP)超時(shí)等，在高速移動(dòng)的車(chē)載環(huán)境中已顯示出低下的性能。這些傳統的設計方法通常會(huì )導致增加的啟動(dòng)延時(shí)、未充分利用的帶寬，以及帶寬的不公平分配。

　　實(shí)際上，可擴展性和可靠性在一定程度上互相影響，互相作用?？煽繌V播技術(shù)也是重要的研究問(wèn)題之一。目前的可靠廣播技術(shù)一般包括重復廣播、合作式傳遞、發(fā)射功率自適應等?？煽啃院涂蓴U展性仍然值得進(jìn)一步深入研究，特別是針對車(chē)輛安全系統的應用，因為最終用戶(hù)對車(chē)輛安全系統要求很高。

　　3.2 網(wǎng)絡(luò )層面臨的挑戰

　　在網(wǎng)絡(luò )層，面臨的主要挑戰是建立一個(gè)新的路由模式，以促進(jìn)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的信息傳播。在過(guò)去10年中，無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò )方面得到廣泛研究。特別是，研究人員為車(chē)載網(wǎng)絡(luò )提出了許多具有環(huán)境自適應能力的路由協(xié)議，如MDDV和VADD。這些協(xié)議利用車(chē)輛的移動(dòng)性，通過(guò)GPS定位技術(shù)、數字地圖技術(shù)，在車(chē)載網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中提高數據包的轉發(fā)性能。從本質(zhì)上講，這些協(xié)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(gè)轉發(fā)過(guò)程中都保持不變。然而，這種基于分組轉發(fā)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(fā)路由沒(méi)有明確的數據源和目的地。信息由某些節點(diǎn)共同產(chǎn)生，然后傳遞給另一些節點(diǎn)。其次，信息在傳遞的過(guò)程中會(huì )被修改。如在交通阻塞的檢測中，每部車(chē)都能產(chǎn)生交通擁塞報告，而這個(gè)報告可以和其他臨近的車(chē)輛產(chǎn)生的報告相融合。所有向擁塞地點(diǎn)行駛的車(chē)輛是這些報告的接收者。在這類(lèi)應用中，人們事先并不知道什么時(shí)間、什么地點(diǎn)、哪些車(chē)輛會(huì )產(chǎn)生報告，人們也不知道誰(shuí)會(huì )成為接收者。有一些基于分組轉發(fā)的路由協(xié)議，例如多播技術(shù)和基于位置的廣播技術(shù)，能夠部分解決這類(lèi)應用的需求。然而，從本質(zhì)上講，人們需要一個(gè)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(gè)模式將能夠有助于信息的產(chǎn)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(fā)現、存儲和更新整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的信息。

　　命名和尋址是車(chē)載網(wǎng)絡(luò )的核心問(wèn)題。如何有效地將真實(shí)世界的信息建立索引，以方便信息存儲和傳播，是一個(gè)有待研究的問(wèn)題。本文認為尋址將采用混合型、多層次的方案，真實(shí)世界的環(huán)境信息將起重要作用。命名和尋址政策對系統中的其他協(xié)議，如路由和信息發(fā)現有重大影響。由于車(chē)輛的高移動(dòng)性，另一個(gè)挑戰是如何動(dòng)態(tài)地將車(chē)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(chē)輛列表。這個(gè)問(wèn)題對于整個(gè)混合網(wǎng)絡(luò )體系都有非常重要的影響。本文認為可以在車(chē)輛以及路邊基站上實(shí)現類(lèi)似地址解析協(xié)議/反向地址解析協(xié)議(ARP/RARP)來(lái)幫助解決這個(gè)問(wèn)題。